算子与谱理论

紧算子

紧算子是把无穷维“挤压”得趋近于有限行为的算子。它把任意有界集的像压成几乎有限维的集合——相对紧的,意即像中的序列总有收敛子列。紧算子是有限秩矩阵在无穷维中最亲近的表亲,其表现也几乎一样好。

确切地说,赋范空间之间的线性算子 T 是紧的,若单位球 B 的像 T(B) 有紧闭包(等价地,每个有界序列 (x_n) 都有子列使 (T x_n) 收敛)。在希尔伯特空间或巴拿赫空间上,紧算子构成有界算子代数中的一个闭的双边理想,并且恰好是有限秩算子的范数极限(对希尔伯特空间及许多巴拿赫空间成立)。

它们的谱理论格外干净。由 Riesz–Schauder 理论,无穷维空间上的紧算子,其谱由 0 连同至多可数个非零特征值组成,每个特征值有限重数,且 0 是唯一可能的聚点。需注意:在无穷维空间上 0 总落在谱中(恒等算子绝不紧),而 0 未必是特征值。

积分算子 (Tf)(x) = ∫ 从 0 到 1 的 K(x,y) f(y) dy,其中核 K 连续,在连续函数空间上是紧的;正是 Arzelà–Ascoli 定理提供了证明紧性所需的收敛子列。

经典的紧算子:光滑化的积分核。

又称
completely continuous operator全连续算子全連續算子