算子与谱理论

特征值(算子)

特征值是算子不去弯折、只去重新缩放的方向。若把一个特殊的非零向量喂给算子,输出就是同一个向量乘上一个数;这个数就是特征值,那个向量则是它的特征向量。特征值正是线性代数里熟悉的矩阵特征值在无穷维中的回响。

确切地说,标量 lambda 是线性算子 T 的特征值,若存在非零向量 v 使 T(v) = lambda*v。等价地,T - lambda*I 有非平凡的核,因而 T - lambda*I 不是单射。全体特征值的集合称为点谱,它总是整个谱的子集。

在有限维中,可逆性恰在单射性失效时失效,所以谱正好就是特征值之集。这种愉快的等式在无穷维中破裂:算子可以是单射却不是满射,从而产生不是特征值的谱值。因此在无穷维空间上,“特征值”严格地比“谱点”更窄。

在光滑函数空间上,微分算子 D = d/dx 以 e^{a x} 为特征向量、a 为特征值,因为 D(e^{a x}) = a*e^{a x}。这里每个复数 a 都给出一个特征值。

指数函数把微分对角化。

又称
proper value本征值本徵值