算子与谱理论
弗雷德霍姆算子
弗雷德霍姆算子是“差一个有限维误差就可逆”的算子。它可能既不是单射也不是满射,但在每一侧都只差有限多个维度——一个有限维的核与一个有限维的余核。它在两侧失效程度的总账,由单一整数——指标——捕捉,而这个指标异常稳健。
巴拿赫空间之间的有界算子 T 是弗雷德霍姆的,若其核 ker T 有限维、值域闭、且余核(目标空间对值域的商)有限维。其指标是整数 ind(T) = dim(ker T) - dim(coker T)。指标在微小扰动下、以及在被任意紧算子扰动下都不变,且在复合下可加:ind(ST) = ind(S) + ind(T)。
弗雷德霍姆算子恰是那些在 Calkin 代数(有界算子模紧算子)中变得可逆的算子——这是阿特金森定理。它们的稳定性,正是指标成为指标理论基本对象的原因,把分析与拓扑联系起来(阿蒂亚–辛格指标定理)。对有限维的方阵,秩–零化度定理迫使指标为 0;非零指标是真正的无穷维现象,由移位算子展现。
l^2 上的右移算子 S 有平凡的核(维数 0)和维数 1 的余核(缺失的第一个坐标),故 ind(S) = 0 - 1 = -1。左移算子的指标为 +1。它们的指标相加:ind(左 . 右) = ind(I) = 0。
移位算子:最简单的非零指标。
另见