Tải bản đầy đủ (.pdf) (3 trang)

Bài tập toán cao cấp chương II

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (72.57 KB, 3 trang )

1
Ch

u

ong 2. Khˆong gian ¯di
.
nh chu

ˆan
10. Cho A, B l`a hai to´an t


u t´ıch phˆan trong C
[a,b]
v
´

oi ha
.
ch l
`
ˆan l

u

o
.
t l`a K(t, s), H(t, s)
Ax(t) =
b



a
K(t, s)x(s)ds, Bx(t) =
b

a
H(t, u)x(u)du.
Ch
´

ung minh B ◦ A c˜ung l`a to´an t


u t´ıch phˆan v`a ha
.
ch l`a
b

a
H(t, u)K(t, s)ds.
Gi

ai
(BA)x(t) = B(Ax(t)) =
b

a
H(t, u)Ax(u)du
=
b


a
H(t, u)

b

a
K(u, s)x(s)ds

du =
b

a

b

a
H(t, u)K(u, s)x(s)ds

du.
V`ı c´ac h`am H(t, u), K(u, s) liˆen tu
.
c trˆen {a ≤ t, s ≤ b} v`a h`am x(s) liˆen tu
.
c trˆen
[a, b] nˆen h`am H(t, u)K(u, s)x(s) liˆen tu
.
c trˆen {a ≤ u, s ≤ b}. Thay ¯d

ˆoi th

´

u t

u
.
l
´
ˆay t´ıch
phˆan ta ¯d

u

o
.
c
BAx(t) =
b

a

b

a
H(t, u)K(u, s)x(s)du

ds =
b

a

(H(t, u)K(u, s)du) x(s)ds.
Vˆa
.
y B ◦ A l`a to´an t


u t´ıch phˆan v`a ha
.
ch
b

a
H(t, u)K(t, s)ds.
Ch

u

ong 4. C´ac nguyˆen l´ı c

o b

an c

ua gi

ai t´ıch h`am
5. Cho X, Y l`a c´ac khˆong gian ¯di
.
nh chu


ˆan, M ⊂ X, v`a f : M → Y sao cho f(M)
compact. Ch
´

ung minh n
´
ˆeu G
A
= {(x, f(x)) : x ∈ M} ¯d´ong trong M × Y th`ı f liˆen tu
.
c
trˆen M.
Gi

ai
Gi

a s


u f khˆong liˆen tu
.
c trˆen M. T
`

u ¯d´o t
`
ˆon ta
.
i x ∈ M sao cho f khˆong liˆen tu

.
c ta
.
i
M, t
´

uc l`a t
`
ˆon ta
.
i d˜ay {x
n
} ⊂ M sao cho x
n
→ x nh

ung f(x
n
)  f(x).
Suy ra t
`
ˆon ta
.
i s
´
ˆo ε
0
> 0 sao cho ∀n, ∃n
k

> n (n
k
> n
k−1
) sao cho f(x
n
k
) − f(x) ≥
ε
0
.
Ta c´o {f(x
n
k
)}
k
⊂ f(M) v`a f (M) nˆen t
`
ˆon ta
.
i d˜ay con {f(x
n
k
j
)}
j
, v
´

oi

f(x
n
k
j
) → y ∈ f(M).
Khi ¯d´o
2
(x
n
k
j
, f(x
n
k
j
)) → (x, y).
Do G
f
¯d´ong nˆen (x, y) ∈ G
f
. Suy ra y = f(x). Do ¯d´o f(x
n
k
j
) → f(x) (vˆo l´y).
Ch

u

ong 5. Khˆong gian Hilbert

4. Cho X l`a khˆong gian Hilbert th

u
.
c v`a A : X → X l`a to´an t


u tuy
´
ˆen t´ınh liˆen tu
.
c.
To´an t


u A go
.
i l`a x´ac ¯di
.
nh d

u

ong n
´
ˆeu ∀x ∈ X ta c´o Ax, x ≥ αx, x, trong ¯d´o α > 0.
Ch
´

ung minh n

´
ˆeu A x´ac ¯di
.
nh d

u

ong th`ı A l`a song ´anh v`a A
−1
 ≤
1
α
.
Gi

ai
* A l`a ¯d

on ´anh.
* A l`a to`an ´anh ⇔ ImA = X.
A : X → ImA l`a song ´anh.
∀x ta c´o αx
2
= αx, x ≤ Ax, x ≤ Ax.x ⇒ αx ≤ Ax. Do ¯d´o A
−1
:
ImA → X liˆen tu
.
c v`a A
−1

 ≤
1
α
.
* ImA l`a khˆong gian con ¯d´ong c

ua X.
* X = ImA ⊕ (ImA)

. Ta ch
´

ung minh (ImA)

= {0}.
∀z ∈ (ImA)

th`ı Az ∈ ImA nˆen 0 = Az, z ≥ αz, z. Do ¯d´o z, z = 0. T
`

u ¯d´o
z = 0.
Vˆa
.
y A l`a song ´anh.
12. Gi

a s



u X l`a khˆong gian Hilbert, A : X → X l`a mˆo
.
t to´an t


u tuy
´
ˆen t´ınh. Ch
´

ung
minh r
`
˘
ang n
´
ˆeu v
´

oi m
˜
ˆoi u ∈ X, phi
´
ˆem h`am
x → Ax, u, x ∈ X
¯d
`
ˆeu liˆen tu
.
c th`ı A liˆen tu

.
c.
Gi

ai
* Ta ch
´

ung minh A l`a to´an t


u ¯d´ong ⇔ G(A) = {(x, Ax) : x ∈ X} l`a khˆong gian con
¯d´ong c

ua X × X.
Gi

a s


u {(x
n
, Ax
n
)} ⊂ G(A) v`a lim
n→∞
(x
n
, Ax
n

) = (x, y). Khi ¯d´o
lim
n→∞
Ax
n
, u = y, u (i)
∀u ∈ X. M
˘
a
.
t kh´ac, do phi
´
ˆem h`am c

ua ¯d
`
ˆe b`ai liˆen tu
.
c nˆen
lim
n→∞
Ax
n
, u = Ax, u (ii)
3
∀u ∈ X. T
`

u (i) v`a (ii), ta suy ra
y, u = Ax, u ⇔ y − Ax, u = 0, ∀u ∈ X

⇔ y − Ax = 0 ⇔ y = Ax.
Do ¯d´o (x, y) = (x, Ax) ∈ G(A).
* V`ı X l`a khˆong gian Banach nˆen A liˆen tu
.
c.
13. Gi

a s


u {e
n
}
n
l`a mˆo
.
t c

o s


o c

ua khˆong gian Hilbert X v`a
P
n
x =
n

k=1

x, e
k
e
k
, x ∈X, n = 1, 2, . . .
l`a d˜ay ph´ep chii
´
ˆeu tr

u
.
c giao. Ch
´

ung minh r
`
˘
ang d˜ay {P
n
}
n
hˆo
.
i tu
.
¯di

ˆem ¯d
´
ˆen to´an t



u ¯d
`
ˆong
nh
´
ˆat I nh

ung khˆong hˆo
.
i tu
.
¯d
`
ˆeu ¯d
´
ˆen I.
Gi

ai
P
n
l`a ph´ep chi
´
ˆeu tr

u
.
c giao lˆen khˆong gian con tuy

´
ˆen t´ınh L{e
1
, . . . , e
n
}. V`ı {e
n
} l`a
mˆo
.
t c

o s


o c

ua X nˆen v
´

oi mo
.
i x ∈ X ta c´o
x =


n=1
x, e
n
e

n
.
Khi ¯d´o
lim
n→∞
P
n
x = lim
n→∞
n

k=1
x, e
k
e
k
=


n=1
x, e
n
e
n
= x = Ix, ∀x ∈ X.
Vˆa
.
y d˜ay {P
n
} hˆo

.
i tu
.
¯d
´
ˆen I.
Gi

a s


u d˜ay {P
n
} hˆo
.
i tu
.
¯d
`
ˆeu ¯d
´
ˆen I. Khi ¯d´o, lim
n→∞
P
n
− I = 0. Do ¯d´o, P
n
0
− I < 1
v

´

oi n
0
¯d

u l
´

on. L
´
ˆay x = e
n
0
+1
th`ı
(P
n
0
− I)e
n
0
+1
 ≤ P
n
0
− I.e
n
1
+1

 < 1.
M
˘
a
.
t kh´ac, ta c´o
(P
n
0
− I)e
n
0
+1
 = P
n
0
e
n
0
+1
− e
n
0
+1
 = e
n
0
+1
 = 1 (vˆo l´y) .

×