算子與譜理論

特徵值(算子)

特徵值是算子不去彎折、只去重新縮放的方向。若把一個特殊的非零向量餵給算子,輸出就是同一個向量乘上一個數;這個數就是特徵值,那個向量則是它的特徵向量。特徵值正是線性代數裡熟悉的矩陣特徵值在無窮維中的回響。

確切地說,純量 lambda 是線性算子 T 的特徵值,若存在非零向量 v 使 T(v) = lambda*v。等價地,T - lambda*I 有非平凡的核,因而 T - lambda*I 不是單射。全體特徵值的集合稱為點譜,它總是整個譜的子集。

在有限維中,可逆性恰在單射性失效時失效,所以譜正好就是特徵值之集。這種愉快的等式在無窮維中破裂:算子可以是單射卻不是滿射,從而產生不是特徵值的譜值。因此在無窮維空間上,「特徵值」嚴格地比「譜點」更窄。

在光滑函數空間上,微分算子 D = d/dx 以 e^{a x} 為特徵向量、a 為特徵值,因為 D(e^{a x}) = a*e^{a x}。這裡每個複數 a 都給出一個特徵值。

指數函數把微分對角化。

又稱
proper value本征值本徵值