算子与谱理论

连续谱

连续谱刻画了一种算子不可逆的方式,它在有限维中没有对应物。没有特征向量——你无法精确求解 T v = lambda v——但你能任意逼近:存在“近似特征向量”,算子几乎把它缩放 lambda 倍。逆在稠密集上形式地存在,却无法被弄成有界。

在一种标准分解中,lambda 落在 T 的连续谱里,若 T - lambda*I 是单射(无特征向量)且值域稠密(故逆定义在稠密集上),但该逆无界(故 T - lambda*I 不是有界可逆,因而 lambda 在谱中)。这样的 lambda 有一列近似特征向量:单位向量 x_n 满足 ||(T - lambda*I) x_n|| -> 0。

对没有特征值的算子,连续谱是典型的——乘法算子与移位算子是原型。关于术语的一点告诫:分解谱有若干互不等价的约定(上述“单射且值域稠密”的定义,与谱定理中所用谱测度的测度论“连续部分”),所以务必弄清作者所指的是哪种分解。

在 L^2(0,1) 上设 (M f)(x) = x f(x)(乘以 x)。M 没有任何特征值,但 sigma(M) = [0,1] 全是连续谱:对每个 lambda 属于 [0,1],可构造集中在 x = lambda 附近的单位函数,使 ||(M - lambda) f_n|| -> 0。

乘以 x:纯连续谱。