Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 159 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
159
Dung lượng
4,18 MB
Nội dung
MATHEDUCARE.COM ĐẠI HỌC HUẾ Trường Đại học Sư phạm NGUYỄN HOÀNG GIÁO TRÌNH GIẢI TÍCH HÀM (Dành cho Học viên Cao học chuyên ngành Toán) Huế, tháng năm 2014 matheducare.com MATHEDUCARE.COM i `.I GIO ´.I THIE ˆ. U LO ´ c d¯ˆo´i tu.o ng Gia’i tı´ch ha`m la` mˆo.t nha ´ nh cu’a gia’i tı´ch toa ´ n ho.c nghiˆen c´ u.u ca ´ t ho.n nh˜ u.ng sˆo´ hay khˆong gian va` cˆa´u tru ´ c toa ´ n ho.c tr` u.u tu.o ng, tˆo’ng qua ´et qua’ va` phu.o.ng ´ c ha`m sˆo´ va` khˆong gian ha`m. Ca ´ c kˆ to.a d¯ˆo. Rn , ch˘a’ng ha.n ca `eu nga`nh kha ´et phu.o.ng trı`nh pha ´ p cu’a no ´ thˆam nhˆa.p va`o nhiˆ ´ c nhu. ly ´ thuyˆ ´et ca ´ thuyˆ ´ c ba`i toa ´ n cu c tri. vi phˆan thu.`o.ng, phu.o.ng trı`nh d¯a.o ha`m riˆeng, ly ´e ky’ 20, ´en phˆan, phu.o.ng pha ´ p tı´nh, . Ra d¯`o.i va`o nh˜ u.ng n˘am d¯`ˆau cu’a thˆ va` biˆ ˜ y d¯u.o c nh˜ u.ng tha`nh tu u quan tro.ng va` no ´ d¯˜a tro’. d¯´ˆen gia’i tı´ch ha`m tı´ch lu ´en th´ u.u va` trı`nh ba`y ca ´ c kiˆ u.c toa ´ n ho.c. tha`nh chuˆa’n mu c viˆe.c nghiˆen c´ - ˆay la` mˆo.t nh˜ D u.ng mˆon ho.c co. ba’n da`nh cho tˆa´t ca’ ho.c viˆen ca ´ c l´o.p - a.i ho.c Huˆ ´e ´ n, Tru.`o.ng d¯a.i ho.c Su. pha.m, D cao ho.c nga`nh toa ´ n ho.c o’. Khoa Toa . ´ c nhau. cho du` sau d¯´o ho. theo ho.c nh˜ u ng chuyˆen nga`nh kha `an Gia’i Ta ´ c gia’ c˘an c´ u. va`o chu.o.ng trı`nh d¯a`o ta.o cao ho.c hiˆe.n ha`nh, ho.c phˆ ´et. Hai ´et nˆen gia `om chu.o.ng ly ´ thuyˆ tı´ch ha`m d¯ˆe’ viˆ ´ o trı`nh na`y. Nˆo.i dung gˆ . . . . . . ´en th´ u ng kiˆ u c d¯a.i cu o ng cu`ng v´o.i mˆo.t chu o ng d¯`ˆau da`nh cho viˆe.c trı`nh ba`y nh˜ ´en tı´nh liˆen tu.c sˆo´ vı´ du., hı`nh mˆa˜u cu’a khˆong gian d¯i.nh chuˆa’n, ca ´ c toa ´ n tu’. tuyˆ ´en tı´nh. Ca va` mˆo.t sˆo´ ca ´ c d¯i.nh ly ´ quan tro.ng cu’a gia’i tı´ch ha`m tuyˆ ´ c chu.o.ng ´ c tı´nh chˆa´t d¯˘a.c co`n la.i xe ´ t ca ´ c vˆa´n d¯`ˆe cu. thˆe’ ho.n nhu. khˆong gian Hilbert va` ca . . ´en tı´nh liˆen tu.c. Ca ´et ´ n tu’ tuyˆ ´ c nˆo.i dung na`y cung cˆa´p ´y tu.o’.ng, kˆ tru ng cu’a toa ˜e n d¯a.t va` ´y nghı˜a cu’a nh˜ ´ i niˆe.m tˆo’ng qua ´ t, tr` u.u tu.o ng cu’a qua’, ca ´ ch diˆ u.ng kha nga`nh gia’i tı´ch. Chu ´ ng tˆoi cho.n lo.c va` trı`nh ba`y ca ´ c vˆa´n d¯`ˆe theo hu.´o.ng co. ba’n va` tinh gia’n, giu ´ p ho.c viˆen co ´ ca ´ i nhı`n nhˆa´t qua ´ n d¯ˆo´i v´o.i ca ´ c bˆo. mˆon gia’i tı´ch ´en th´ ˜ ng la` kiˆ u.c mo’. d¯u.`o.ng d¯ˆe’ d¯i va`o nh˜ u.ng d¯˜a ho.c tru.´o.c d¯´o . Tuy nhiˆen d¯ˆay cu ´ c chuyˆen nga`nh he. p gia’i tı´ch nhu. nˆo.i dung ph´ u.c ta.p, chuyˆen sˆau cu’a ca ´en, ba`i toa ´ n tˆo´i u.u, . . . gia’i tı´ch khˆong tro.n, gia’i tı´ch phi tuyˆ ´et trˆen co. so’. Ba`i gia’ng Gia’i tı´ch ha`m d¯˜a gia’ng cho Gia ´ o trı`nh na`y viˆ `eu nˆo.i `eu kho ´ ng tˆoi hˆe. thˆo´ng ho ´ a, bˆo’ sung kha ´ nhiˆ ho.c viˆen nhiˆ ´ a tru.´o.c d¯ˆay. Chu ´ c ba`i dung d¯ˆe’ d¯´a p u ´.ng chu.o.ng trı`nh cao ho.c hiˆe.n ha`nh d¯`ˆong th`o.i t˘ang cu.`o.ng ca . . `eu kiˆ ´en th´ tˆa.p kho ´ , thu ´ vi M˘a.c du` nhiˆ u c o’ d¯ˆay ho.c viˆen d¯˜a g˘a.p chu.o.ng ´et ca trı`nh d¯a.i ho.c nhu.ng d¯ˆe’ hiˆe’u sˆau s˘a´c, biˆ ´ ch vˆa.n du.ng va`o ca ´ c mˆon ho.c kha ´ c, . . . `an pha’i ho.c u ng ba`i tˆa.p “khˆong qua ´ kho ´ ”, ho.c viˆen cˆ nhˆa´t la` pha’i gia’i d¯u o. c nh˜ matheducare.com MATHEDUCARE.COM ii ´en th´ `e khˆong gian mˆetric, tˆo pˆo, ly ´et tˆa.p nghiˆem tu ´ c, ch˘am chı’ . Ca ´ c kiˆ u.c vˆ ´ thuyˆ . ˜ ng nhu mˆo.t sˆo´ ky˜ n˘ang tı´nh toa d¯ˆo. d¯o, tı´ch phˆan Lebesgue cu ´ n cu’a gia’i tı´ch cˆo’ - ˆe’ giu ´en th´ `an pha’i ˆon tˆa.p thu.`o.ng xuyˆen. D ´ p ho.c viˆen vˆa.n du.ng kiˆ u.c d¯˜a d¯iˆe’n cˆ ˜e d¯i.nh hu.´o.ng la`m toa `an l´o.n ba`i tˆa.p d¯u.o c s˘a´p xˆ ´ep o’. cuˆo´i mˆo˜i ´ n, phˆ ho.c va` dˆ ´.ng cu’a ca ´ c chu.o.ng. mu.c tu.o.ng u Ngu.`o.i biˆen soa.n xin chˆan tha`nh ca ´ m o.n ca ´ c d¯`ˆong nghiˆe.p o’. Tˆo’ Gia’i tı´ch - a.i ho.c Huˆ ´e d¯˜a d¯´o ng go ´en va` ta.o ´ p ´y kiˆ Khoa Toa ´ n, Tru.`o.ng d¯a.i ho.c Su. pha.m, D `eu ho.c viˆen `eu kiˆe.n d¯ˆe’ gia ˜ ng xin ca ´ c gia’ cu ´ m o.n nhiˆ d¯iˆ ´ o trı`nh na`y d¯`o.i. Ta . . `oi h˜ u u ´ch ı qua ´ trı`nh ho.c tˆa.p, nghiˆen c´ u.u bˆo. mˆon. d¯˜a co ´ nh˜ u ng pha’n hˆ u.ng phˆe bı`nh, go ´ p ´y d¯ˆe’ tˆa.p gia ´ o trı`nh na`y d¯u.o c Chu ´ ng tˆoi mong nhˆa.n d¯u.o c nh˜ ´en tˆo´t ho.n. bˆo’ sung va` ca’i tiˆ Ngu.` o.i biˆ en soa.n matheducare.com MATHEDUCARE.COM MU . C LU .C L` o.i gi´ o.i thiˆ e.u Mu.c lu.c . . Chu.o.ng 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i . ´ Khˆ ong gian tuyˆ en tı ´nh d ¯i.nh chuˆ a’n ´en tı´nh §1. Khˆong gian tuyˆ . §2. Khˆong gian d¯i.nh chuˆa’n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 . . . . . . . . . 28 . . . . . . . . . 41 . . . . . . . . . 51 §3. Mˆo.t sˆo´ ca ´ c khˆong gian ha`m . . ´en tı´nh liˆen tu.c §4. Toa ´ n tu’. tuyˆ . . `eu . . . §5. Khˆong gian h˜ u.u ha.n chiˆ Chu.o.ng 2. Ca ´ c nguyˆ en ly ´ co. ba’n cu’a liˆ en hiˆ e.p ´ch `m va ` khˆ ong gian gia’i tı §1. Nguyˆen ly ´ bi. ch˘a.n d¯`ˆeu §2. Nguyˆen ly ´ ´a nh xa. mo’. . . . . . . . . . . . . . 57 . . . . . . . . . . . . . 59 - i.nh ly §3. D ´ Hahn-Banach . . . . . . . . . . . . . 63 §4. Khˆong gian liˆen hiˆe.p . . . . . . §5. Toa ´ n tu’. liˆen hiˆe.p . . . . . . . §6. Co. so’. Schauder cu’a khˆong gian Banach . . . . . . . 69 . . . . . . . 82 . . . . . . . 85 ´eu va` su hˆo.i tu. yˆ ´eu . . . §7. Tˆopˆo yˆ Chu.o.ng 3. Khˆ ong gian Hilbert . . . . . . . . . 90 §1. Kha ´ i niˆe.m khˆong gian Hilbert . §2. Kha ´ i niˆe.m tru c giao-Chuˆo˜i Fourier . . . . . . . . . 96 . . . . . . . . . 104 §3. Khˆong gian liˆen hiˆe.p . . . . . . . §4. Toa ´ n tu’. liˆen hiˆe.p khˆong gian Hilbert §5. Mˆo.t sˆo´ toa ´ n tu’. tu liˆen hiˆe.p . . . . . . . . . . . 119 . . . . . . 122 . . . . . . 128 matheducare.com MATHEDUCARE.COM Chu.o.ng 4. Toa ´ n tu’. compact va ` phˆ o’ cu’a toa ´ n tu’. §1. Toa ´ n tu’. compact . . . . . . . . . . . . . . 135 §2. Phˆo’ cu’a toa ´ n tu’. liˆen tu.c . . . . . . . . . §3. Toa ´ n tu’. compact tu liˆen hiˆe.p khˆong gian Hilbert ´.ng du.ng va`o phu.o.ng trı`nh tı´ch phˆan . . . . . §4. U . . . 140 . . . 144 . . . 152 T` liˆ e.u tham kha’o . . . . . . . . . . . . . . . . 155 Chı’ mu.c . . . . . . . . . . . . . . . 156 . . . . matheducare.com MATHEDUCARE.COM Chu.o.ng ˆ ˆ´N T´INH D ˆ’ N - I.NH CHUA KHONG GIAN TUYE o.i sa ´ ng lˆ a.p nga `nh Gia’ i tı´ch `m Stefan Banach (1892-1945), ngu.` u.ng kh´ai Khˆong gian tuyˆe´n t´ınh (hay khˆong gian vecto.) l`a mˆo.t nh˜ niˆe.m quan tro.ng v`a co. ba’n cu’a to´an ho.c hiˆe.n d¯a.i. C´ac vˆa´n d¯`ˆe cu’a d¯a.i sˆo´ tuyˆe´n y thuyˆe´t d¯.inh th´ u.c, ma trˆa.n, hˆe. phu.o.ng tr`ınh tuyˆe´n t´ınh, . . . d¯u.o c t´ınh nhu. l´ uc cu’a khˆong ph´at biˆe’u v`a tr`ınh b`ay mˆo.t c´ach nhˆa´t qu´an theo ngˆon ng˜ u. v`a cˆa´u tr´ . . ˜ ng nhu khoa’ng ca ´ c phe ´ p toa ´ n sˆo´ ho.c cu ´ ch gian vecto . Trong gia’i tı´ch cˆo’ d¯iˆe’n, ca . . . n . . `an tu’ ca gi˜ u a ca ´ c phˆ ´ c tˆa.p sˆo´ thu. c R hay R d¯u o. c xa ´ c d¯.inh mˆo.t ca ´ ch kha ´ . . . . . . . y thuyˆe´t phu o ng tr`ınh tu. nhiˆen nhu ng bu ´o c v`ao c´ac l˜ınh vu. c kh´ac, ch˘a’ng ha.n l´ vi phˆan, phu.o.ng tr`ınh t´ıch phˆan, pha’i thu.`o.ng xuyˆen l`am viˆe.c v´o.i d¯ˆo´i tu.o ng `an xˆay du ng c´ac cˆa´u tr´ uc khˆong gian d¯a.i sˆo´ phu` ho p d¯ˆe’ thu c la` ca ´ c h`am sˆo´ ta cˆ hiˆe.n ca ´ c phe ´ p toa ´ n trˆen tˆa.p c´ac h`am sˆo´ d¯´o. M˘a.t kha ´ c, d¯ˆe’ c´o thˆe’ l`am to´an gia’i uc mˆetric v`ao cho ch´ ung. t´ıch d¯u.o c trˆen c´ac khˆong gian ˆa´y, ta pha’i d¯u.a cˆa´u tr´ . . Tuy nhiˆen nˆe´u nghiˆen c´ u u riˆeng r˜e cˆa´u tr´ uc khˆong gian vecto v`a cˆa´u tr´ uc khˆong `eu g`ı m´o.i. `en cho tru.´o.c th`ı s˜e khˆong thu d¯u.o c d¯iˆ ˜ ng mˆo.t tˆa.p nˆ gian mˆetric trˆen cu ´e d¯˜a nhu. vˆa.y), v´o.i su kˆe´t ho p nhˆa´t d¯.inh gi˜ u.a hai Ta hy vo.ng r˘`a ng (va` thu c tˆ ung nh˜ u.ng kˆe´t qua’ m´o.i s˜e xuˆa´t hiˆe.n cˆa´u tr´ uc n`ay th`ı c´ac vˆa´n d¯`ˆe nghiˆen c´ u.u c` - a.i sˆo´ tuyˆ ´eu D ´en tı´nh ngu.`o.i ta thu.`o.ng xe `eu ho.n. Nˆ ´ t d¯´ˆen ca ´ c khˆong nhiˆ ´en tı´nh h˜ `eu thı` Gia’i tı´ch ha`m, ca ´en gian tuyˆ u.u ha.n chiˆ ´ c khˆong gian tuyˆ `eu la` ca tı´nh vˆo ha.n chiˆ ´ c d¯ˆo´i tu.o ng d¯u.o c quan tˆam d¯˘a.c biˆe.t. `an lu.o t qua c´ac chu.o.ng, mu.c cu’a C´ac nˆo.i dung no ´ i trˆen s˜e d¯u.o c tr`ınh b`ay lˆ tˆa.p gia ´ o trı`nh n`ay. Chu.o.ng mo’. d¯`ˆau bo’.i mu.c §1 da`nh cho viˆe.c ˆon la.i c´ac kh´ai matheducare.com MATHEDUCARE.COM ´et liˆen quan d¯ˆe´n khˆong gian vecto Ca niˆe.m v`a t´ınh chˆa´t d¯˜a biˆ ´ c mu.c kha ´ c la` nˆo.i . . . dung m´o i cu’a chu o ng na`y. ˆ ˆ´N T´INH §1. KHONG GIAN TUYE - i.nh ngh˜ıa. Mˆo.t khˆ ´en tı´nh hay khˆ 1.1 D ong gian tuyˆ ong gian vecto. X trˆen tru.`o.ng K l`a mˆo.t tˆa.p ho p kh´ac trˆo´ng X, c´o trang bi. hai ph´ep to´an cˆo.ng (+) v`a ´ng c´ac tiˆen d¯`ˆe sau: ph´ep nhˆan ngo`ai (nhˆan vˆo hu.´o.ng) nghiˆe.m d¯u `an tu’. cu’a X, ((x, y) ∈ 1. (X, +) l`a mˆo.t nh´om Abel, ngh˜ıa l`a: v´o.i mˆo˜i c˘a.p phˆ `an tu’. cu’a X k´ X × X) cho u ´.ng v´o.i mˆo.t phˆ y hiˆe.u x + y, go.i l`a tˆ o’ng cu’a x v`a y, thoa’ m˜an a) x + y = y + x, v´o.i mo.i x, y ∈ X. b) (x + y) + z = x + (y + z), v´o.i mo.i x, y, z ∈ X. `an tu’. khˆ `on ta.i phˆ `an tu’. ∈ X, go.i l`a phˆ ong cho c) Tˆ ∀x ∈ X, x + = + x = x. `on ta.i mˆo.t phˆ `an tu’. k´ `an tu’. d¯ˆ d) V´o.i mo.i x ∈ X tˆ y hiˆe.u −x, go.i l`a phˆ o´i cu’a x cho x + (−x) = 0. u.c l`a mˆo˜i c˘a.p (α, x) ∈ K × X u ´.ng 2. X c` ung ph´ep nhˆan vˆo hu.´o.ng trˆen X, t´ `an tu’. cu’a X, k´ v´o.i mˆo.t phˆ y hiˆe.u αx, thoa’ m˜an a) α(x + y) = αx + αy v´o.i mo.i α ∈ K, x, y ∈ X. b) (α + β)x = αx + βx v´o.i mo.i α, β ∈ K, x ∈ X. c) α(βx) = (αβ)x, α, β ∈ K, x ∈ X. d) 1x = x, ∀x ∈ X. `an tu’. cu’a X go.i l`a c´ac vecto., co`n α ∈ K go.i l`a vˆo hu.´o.ng. Trong C´ac phˆ gi´ao tr`ınh n`ay ta chı’ l`am viˆe.c v´o.i tru.`o.ng K l`a R (tru.`o.ng c´ac sˆo´ thu c) ho˘a.c C (tru.`o.ng c´ac sˆo´ ph´ u.c). 1.2 V´ı du 1. Tˆa.p ho p K n = K × . . . × K v´o.i c´ac ph´ep to´an cˆo.ng v`a nhˆan vˆo hu.´o.ng: `an n lˆ x + y = (x1 + y1 , . . . , xn + yn ), αx = (αx1 , . . . , αxn ), matheducare.com MATHEDUCARE.COM d¯´o α ∈ K, x = (x1 , . . . , xn ) ∈ K n , y = (y1 , . . . , yn ) ∈ K n l`a mˆo.t khˆong - a˘. c biˆe.t n = th`ı K l`a mˆo.t khˆong gian vecto. trˆen ch´ınh n´o. gian vecto D 2. Tˆa.p ho p c´ac d¯a th´ u.c mˆo.t biˆe´n thu c trˆen R, k´ y hiˆe.u l`a P v´o.i ph´ep cˆo.ng u.c d¯u.o c x´ac d¯i.nh theo c´ach thˆong hai d¯a th´ u.c, ph´ep nhˆan mˆo.t sˆo´ v´o.i d¯a th´ ung l`a mˆo.t khˆong gian vecto. trˆen tru.`o.ng R. thu.`o.ng c˜ 3. Tˆa.p ho p tˆa´t ca’ c´ac h`am sˆo´ thu c ho˘a.c ph´ u.c x´ac d¯i.nh trˆen mˆo.t tˆa.p A kh´ac trˆo´ng v´o.i c´ac ph´ep to´an ∀x ∈ A, (f + g)(x) = f (x) + g(x), (λf )(x) = λf (x), y hiˆe.u l`a F(A). l`a mˆo.t khˆong gian vecto., ta k´ 4. Tˆa.p ho p c´ac d˜ay sˆo´ thu c (ho˘a.c ph´ u.c) v´o.i c´ac ph´ep cˆo.ng v`a ph´ep nhˆan vˆo hu.´o.ng d¯u.o c x´ac d¯i.nh theo c´ach thˆong thu.`o.ng lˆa.p th`anh khˆong gian vecto., k´ y hiˆe.u l`a s. Thˆa.t ra, theo k´ y hiˆe.u o’. v´ı du. 3, ta c´o s = F(N), v´o.i N l`a tˆa.p c´ac sˆo´ tu nhiˆen. 1.3 Tˆ o’ ho p tuyˆ e´n t´ınh - Co. so’. Hamel. 1.3.1 Gia’ su’. X l`a mˆo.t khˆong gian vecto. v`a x1 , x2 , . . . , xn l`a c´ac vecto. thuˆo.c X. Tˆo’ng n α1 x1 + · · · + αn xn = αi xi , i=1 o’ ho p tuyˆe´n t´ınh cu’a c´ac vecto. x1 , . . . , xn d¯´o c´ac αi ∈ K d¯u.o c go.i l`a mˆo.t tˆ o´ α1 , . . . , αn . v´o.i c´ac hˆe. sˆ Cho M l`a mˆo.t tˆa.p cu’a X. Ta go.i M l`a mˆo.t tˆa.p ho p d¯ˆ o.c lˆ a.p tuyˆe´n t´ınh `an tu’. {x1 , . . . , xn } ⊂ M va` ca ´ c phˆ ´ c sˆo´ α1 , . . . , αn ∈ K, nˆe´u mo.i tˆa.p h˜ u.u ha.n ca ´eu nˆ n αi xi = th`ı αi = 0, i = 1, . . . , n, i=1 d¯´o n l`a sˆo´ tu nhiˆen bˆa´t k` y. o.c Tru.`o.ng ho p M khˆong pha’i l`a d¯ˆo.c lˆa.p tuyˆe´n t´ınh th`ı ta go.i M l`a phu. thuˆ tuyˆe´n t´ınh. 1.3.2 Cho B l`a mˆo.t tˆa.p kh´ac trˆo´ng cu’a khˆong gian vecto. X. Tˆa.p B d¯u.o c go.i l`a mˆo.t co. so’. (hay co. so’. Hamel) cu’a X nˆe´u matheducare.com MATHEDUCARE.COM a) B l`a mˆo.t tˆa.p ho p d¯ˆo.c lˆa.p tuyˆe´n t´ınh. b) B sinh X, ngh˜ıa l`a v´o.i mo.i x ∈ X, x l`a mˆo.t tˆo’ ho p tuyˆe´n t´ınh cu’a `an tu’. cu’a B : mˆo.t sˆo´ h˜ u.u ha.n c´ac phˆ n ∀x ∈ X ∃ α1 , . . . , αn ∈ K; x1 , . . . , xn ∈ B : x= αi xi (1.2) i=1 `e. Gia’ su’. B l` a mˆ o.t co. so’. cu’ a khˆ ong gian vecto. X. Khi d¯´ o 1.3.3 Mˆ e.nh d ¯ˆ ˜e n cu’ a vecto. x ∈ X cho bo’.i (1.2) d¯u.o c x´ ac d¯.inh mˆ o.t c´ ach nhˆ a´t. biˆe’u diˆ Ch´ u ´y. Trong ph´at biˆe’u cu’a mˆe.nh d¯`ˆe n`ay ta qui u.´o.c r˘a` ng, o’. tˆo’ng (1.2) c´ac ´ m˘a.t c´ac ha.ng tu’. da.ng 0xj v`a ho.n u.ng d¯ˆoi mˆo.t, khˆong co vecto. xj kh´ac t` ´ n cu’a phe ´ p + nˆen ta khˆong tı´nh d¯´ˆen th´ u. tu cu’a c´ac n˜ u.a, tı´nh chˆa´t giao hoa ha.ng tu’ ˜e n kh´ac nhau: Ch´ u.ng minh. Gia’ su’. c´o hai c´ach biˆe’u diˆ x = α1 x1 + · · · + αn xn = β1 y1 + · · · + βm ym , v´o.i αi = 0, βj = 0, i = 1, . . . , n, j = . . . , m. Ta loa.i bo’ c´ac ha.ng tu’. αj xj v`a βk yk o’. hai vˆe´ nˆe´u αj = βk v`a xj = yk . L´ uc . d¯´o c´ac ha.ng tu’ αj xj v`a βk yk c`on la.i s˜e xa’y ho˘a.c xj = yk ho˘a.c nˆe´u xj = yk `e mˆo.t vˆe´ c´ac ha.ng tu’. d¯´o v`a viˆe´t la.i th`anh th`ı αj = βk . Chuyˆe’n vˆ µ1 v1 + · · · + µr vr = 0, < r ≤ n + m. - iˆ `eu n`ay Do B l`a mˆo.t tˆa.p ho p d¯ˆo.c lˆa.p tuyˆe´n t´ınh nˆen µ1 = · · · = µr = 0. D vˆo l´ y v`ı mˆo˜i µl pha’i l`a αj ho˘a.c βk thı` kh´ac khˆong ho˘a.c µl = αj − βk = 0. u.u Bˆay gi`o. gia’ su’. B l`a mˆo.t co. so’. cu’a khˆong gian vecto. X v`a B l`a tˆa.p h˜ `an tu’ Khi d¯´o mo.i tˆa.p d¯ˆo.c lˆa.p tuyˆe´n t´ınh cu’a X c´o tˆo´i d¯a k ha.n c´o k phˆ ´en `eu d¯´o nhu. la` ca ´en th´ `an tu’. (H˜ay ch´ u.ng minh d¯iˆ ´ ch ˆon la.i kiˆ u.c cu’a d¯a.i sˆo´ tuyˆ phˆ . . `eu, sˆo´ phˆ `an tu’ cu’a B gˆ `om k tı´nh!) L´ uc n`ay ta n´oi X l`a khˆ ong gian h˜ u u ha.n chiˆ `eu cu’a X v`a k´ `an tu’. d¯u.o c go.i l`a sˆ o´ chiˆ y hiˆe.u l`a dim X = k. Nˆe´u X khˆong phˆ `eu th`ı ta go.i n´o l`a khˆ `eu v`a ong gian vˆ o ha.n chiˆ pha’i l`a khˆong gian h˜ u.u ha.n chiˆ viˆe´t dim X = ∞. - ˆe’ nhˆa.n biˆe´t B l`a co. so’. cu’a khˆong gian vecto. Cho B l`a tˆa.p cu’a X. D X, ta c`on c´o: matheducare.com MATHEDUCARE.COM - i.nh l´ 1.3.4 D y. Tˆ a.p ∅ = B ⊂ X l` a co. so’. cu’ a khˆ ong gian vecto. X v` a . chı’ B l` a tˆ a.p ho. p d¯ˆ o.c lˆ a.p tuyˆe´n t´ınh tˆ o´i d¯a.i (ngh˜ıa l`a B d¯ˆo.c lˆa.p tuyˆe´n t´ınh v`a nˆe´u M B th`ı M phu. thuˆo.c tuyˆe´n t´ınh). Ch´ u.ng minh. - iˆ `eu kiˆe.n cˆ `an. Cho M B. Gia’ su’. x ∈ M v`a x ∈ / B. Khi d¯´o theo d¯.inh a) D ngh˜ıa co. so’., pha’i c´o x1 , . . . , xn ∈ B, α1 , . . . , αn ∈ K cho n n αi xi hay x= i=1 αi xi − 1x = 0. n=1 Hˆe. {x1 , . . . , xn , x} phu. thuˆo.c tuyˆe´n t´ınh nˆen M phu. thuˆo.c tuyˆe´n t´ınh. - iˆ `eu kiˆe.n d¯u’. V´o.i x ∈ X, nˆe´u x ∈ B th`ı x = 1x. Nˆe´u x ∈ / B th`ı b) D . `on ta.i mˆo.t tˆo’ ho. p tuyˆe´n t´ınh B ∪ {x} phu. thuˆo.c tuyˆe´n t´ınh nˆen tˆ α1 x1 + · · · + αn xn = cho tˆa´t ca’ c´ac α1 , . . . , αn khˆong d¯`ˆong th`o.i b˘a` ng khˆong. Trong c´ac vecto. xi n`ay pha’i c´o m˘a.t vecto. x, ch˘a’ng ha.n x = x1 v`a d¯´o α1 = v`ı nˆe´u khˆong pha’i nhu. vˆa.y th`ı B s˜e phu. thuˆo.c tuyˆe´n t´ınh. Do d¯´o −1 x = x1 = −(α−1 α2 x2 + · · · + α1 αn xn ). Vˆa.y B l`a mˆo.t co. so’. cu’a X. - i.nh l´ 1.3.5 D y. Gia’ su’. X l` a mˆ o.t khˆ ong gian vecto. v` a ∅ = M l` a mˆ o.t tˆ a.p . . . `on ta.i mˆ o.c lˆ a.p tuyˆe´n t´ınh X. L´ uc d¯´ o tˆ o.t co so’ B cu’ a X cho ho. p d¯ˆ B ⊃ M. ´en No ´ i ca ´ ch kha ´ c, ta co ´ thˆe’ bˆo’ sung ca ´ c vecto. va`o mˆo.t tˆa.p d¯ˆo.c lˆa.p tuyˆ . . . tı´nh cu’a X d¯ˆe’ ta.o mˆo.t co so’ cu’a khˆong gian vecto X. Ch´ u.ng minh. K´ y hiˆe.u F l`a tˆa.p ho p tˆa´t ca’ c´ac tˆa.p ho p N d¯ˆo.c lˆa.p tuyˆe´n u. tu t´ınh X ch´ u.a M . Khi d¯´o F = ∅ v`ı M ∈ F. Ta d¯i.nh ngh˜ıa quan hˆe. th´ trˆen F nhu. sau: v´o.i N1 , N2 ∈ F, N1 ≤ N2 v`a chı’ N1 ⊂ N2 . Gia’ su’. A ⊂ F l`a mˆo.t tˆa.p s˘a´p th˘a’ng cu’a F. Ta d¯˘a.t N0 b˘a` ng ho p cu’a tˆa´t ca’ c´ac tˆa.p N thuˆo.c A. L´ uc d¯´o N0 l`a mˆo.t cˆa.n trˆen cu’a A. Do F thoa’ m˜an c´ac gia’ thiˆe´t cu’a `on ta.i mˆo.t phˆ `an tu’. tˆo´i d¯a.i B. Vˆa.y B l`a co. so’. pha’i bˆo’ d¯`ˆe Zorn nˆen F tˆ t`ım. `on ta.i co. so’ 1.3.6 Hˆ e. qua’. Mo.i khˆ ong gian vecto. X = {0} d¯`ˆeu tˆ matheducare.com MATHEDUCARE.COM 141 o.i mˆo.t co. so’. X th`ı σ(A) l` a tˆ a.p ho p nghiˆe.m cu’a phu.o.ng tr`ınh l` aAu ´.ng v´ d¯˘ a.c tru.ng det (A − λI) = 0. -ˆ `eu th`ı c´o nh˜ ong gian vˆ o ha.n chiˆ u.ng gi´ a tri. cu’a phˆ o’ khˆ ong pha’i c) D o´i v´ o.i khˆ 2 ´en → la ` toa ´ n tu’. tuyˆ l` a gi´ a tri. riˆeng. Thˆ a.t vˆ a.y, ta xe ´ t vı´ du. sau. Cho A : tı´nh liˆen tu.c xa ´ c d¯.inh bo’.i x = (x1 , . . . , xn , . . . ) → Ax = (0, x1 , x2 , . . . , xn , . . . ). `on ta.i to´ A khˆ ong pha’i l` a to` an a´nh nˆen A−0I = A khˆ ong tˆ an tu’. ngu.o c. Tuy nhiˆen sˆo´ khˆ ong pha’i l` a gi´ a tri. riˆeng v`ı nˆe´u thˆe´ th`ı pha’i c´o vecto. x = (x1 , x2 , . . . ) = o l´ y. u.c l`a x = (0, 0, . . . ) hay x = 0, vˆ d¯ˆe’ Ax = (0, x1 , x2 , . . . ) = 0x = t´ 2.1.4 Sˆ o´ µ khˆ ong thuˆ o.c tˆa.p phˆ o’ σ(A) th`ı µ d¯u.o c go.i l` a mˆo.t gi´ a tri. ch´ınh . . −1 `on ta.i to´ a tˆ an tu’ (A − µI) ∈ L(X). Tˆa.p C \ σ(A) quy cu’a to´ an tu’ A ngh˜ıa l` a tˆ a.p ho p gia’ i cu’a to´ an tu’. A, k´ y hiˆe.u ρ(A) c`on to´ an tu’. (A − µI)−1 d¯u.o c go.i l` u.c cu’a to´ an tu’. A, k´ y hiˆe.u Rµ (A). go.i l` a to´ an tu’. gia’ i hay gia’ i th´ 2.1.5 Gia’ su’. A ∈ L(X). T` u. d¯ˆ ay tro’. d¯i, ta d` ung c´ac k´ y hiˆe.u sau Aλ = A − λI, N (A) = Ker A, R(A) = Im A. Nˆe´u λ l` a mˆo.t gi´ a tri. riˆeng th`ı khˆ ong gian . . a khˆ ong gian riˆeng cu’a to´ an N (Aλ ) = {x ∈ X : Ax = λx} d¯u o. c go.i l` ´.ng v´ o.i λ. tu’. A u 2.1.6 Gia’ su’. Y l` a khˆ ong gian cu’a khˆ ong gian X va ` A ∈ L(X). Nˆe´u . . a khˆ ong gian bˆ a´t biˆe´n cu’a to´ an tu’. A. Ch˘ a’ng ha.n A(Y ) ⊂ Y th`ı Y d¯u o. c go.i l` ´en cu’a ´eu µ la ` mˆo.t khˆ ong gian bˆ a´t biˆ nˆ ` mˆo.t gia ´ tri. riˆeng cu’a A thı` N (Aµ ) la A. 2.2 C´ ac t´ınh chˆ a´t. - i.nh l´ 2.2.1 D y. Cho X l` a mˆ o.t khˆ ong gian Banach v` a to´ an tu’. A ∈ L(X). Nˆe´u |λ| > lim An 1/n n o.i da.ng th`ı λ ∈ ρ(A) v` a to´ an tu’. gia’ i d¯u.o c khai triˆe’n du.´ Rλ (A) = (A − λI) −1 ∞ =− An λn+1 n=0 (2.1) matheducare.com MATHEDUCARE.COM 142 `on ta.i h˜ o.c hˆe´t ta ch´ u.ng minh lim An 1/n tˆ Ch´ u.ng minh. Tru.´ u.u ha.n. Thˆa.t n uc d¯´o vˆ a.y, lˆ a´y k ∈ N tu` yy ´. V´ o.i mo.i n ∈ N ta viˆe´t n = kp + r, ≤ r < k. L´ r p = − . n k kn Nhu. vˆ a.y An 1/n = Akp+r 1/n ≤ Ak p/n ≤ Ak r k − kn A r/n A ´e n → ∞ ta c´o lim An 1/n ≤ Ak Lˆa´y lim sup hai vˆ n→∞ yy ´ nˆen la.i lˆ a´y lim inf hai vˆe´ ta d¯u.o c v´ o.i mo.i k tu` lim n→∞ An 1/n ≤ lim Ak 1/k k→∞ r/n . 1/k - iˆ `eu n` .D ay d¯u ´ng . `on ta.i h˜ tˆ u.u ha.n. o˜i (2.1) hˆ o.i tu. tuyˆe.t d¯ˆ o´i Tiˆe´p theo ta ch´ u.ng minh chuˆ n 1/n . Thˆ a.t vˆ a.y, a´p du.ng tiˆeu chuˆ a’n hˆ o.i tu. Cauchy-Hadamard |λ| > lim A n ta thˆ a´y chuˆ o˜i ∞ An |λ|n+1 n=0 Vˆ a.y lim An n→∞ 1/n lim An hˆ o.i tu. v` a chı’ 1/n n < hay |λ| > lim An |λ| n 1/n . ∞ An ˜ `e mˆo.t V`ı L(X) l` a mˆo.t khˆ ong gian Banach nˆen chuˆ oi − hˆ o.i tu. vˆ n+1 n=0 λ to´ an tu’. B ∈ L(X) v` a d¯`ˆ ong th` o.i An lim = 0. n→∞ λn+1 Ngo` ta c´ o ∞ (A − λI)B = −(A − λI) n=0 k An λn+1 k An An An+1 = lim = lim (λI − A) − − n+1 n+1 n k→∞ k→∞ λ λ λ n=0 n=0 Ak+1 = I. k→∞ λk+1 = I − lim matheducare.com MATHEDUCARE.COM 143 ´en tı´nh liˆen ung c´o B(A − λI) = I. Vˆ a.y A − λI la ` song ´a nh tuyˆ Tu.o.ng tu ta c˜ ´en tı´nh theo d¯i.nh ly tu.c nˆen no ´ la ` phe ´ p d¯`ˆ ong phˆ oi tuyˆ ´ Banach d¯`ˆ ong th` o.i B l` a to´ an tu’. ngu.o c cu’a A − λI hay Rλ (A) = (A − λI) −1 ∞ =− n=0 An . λn+1 2.2.2 Hˆ e. qua’. Cho X l` a khˆ ong gian Banach v` a A ∈ L(X). Nˆe´u sˆ o´ λ thoa’ −1 . `eu kiˆe.n |λ| > A th`ı λ ∈ ρ(A) v` ac d¯.inh bo’ i cˆ m˜ an d¯iˆ a (A − λI) x´ ong th´ u.c (2.1). Ch´ u.ng minh. V`ı An ≤ A n nˆen v´ o.i gia’ thiˆe´t th`ı ta c´o |λ| > A ≥ An Vˆa.y lim An n→∞ 1/n 1/n . ´ du.ng D - .inh l´ ≤ A < |λ|. Ap y 2.2.1 ta c´ o kˆe´t qua’. 2.2.3 Hˆ e. qua’. Gia’ su’. X l` a khˆ ong gian Banach, A ∈ L(X) v` a A < 1. `on ta.i v` a Khi d¯´ o (A + I)−1 tˆ (A + I) −1 ∞ = (−A)n. n=0 2.2.4 Hˆ e. qua’. Nˆe´u A l` a mˆ o.t to´ an tu’. bi. ch˘ a.n khˆ ong gian Banach X o |λ| ≤ lim An 1/n . th`ı v´ o.i λ ∈ σ(A) ta c´ n→∞ - i.nh l´ 2.2.5 D y. Gia’ su’. X l` a khˆ ong gian Banach v` a A ∈ L(X). Khi d¯´ o ρ(A) . l` a tˆ a.p mo’ C. - i.nh l´ ung D y 4.3.3 Chu.o.ng 1, (trang 47) n´ oi lˆen r˘ a` ng Ch´ u.ng minh. Ta d` Isom (X, X) = Isom (X) l` a tˆ a.p mo’. L(X). Nˆe´u λ0 ∈ ρ(A) th`ı A − λ0 I ∈ Isom (X). Do d¯´ o v´ o.i mo.i λ thoa’ |λ − λ0 | < (A − λ0 I)−1 −1 = r ta s˜e c´o (A − λ0 I) − (A − λI) = |λ − λ0 | < (A − λ0 I)−1 −1 = r. `on ta.i thuˆ o.c L(X) ngh˜ıa l` a B(λ0 , r) ⊂ ρ(A) nˆen ρ(A) l` a tˆ a.p Vˆ a.y (A − λI)−1 tˆ mo’ matheducare.com MATHEDUCARE.COM 144 ` TA ˆP BAI . ` khˆ ong gian cu’a khˆ ong gian d¯i.nh chuˆ a’n X 2.1 Gia’ su’. X1 , X2 la `eu kiˆe.n A(X1) ⊂ X2 , A(X2 ) ⊂ X1 . ` A ∈ L(X) tho’a d¯iˆ cho X = X1 ⊕ X2 va ` ng nˆ ´eu λ la ˜ ng vˆ a ` mˆo.t gia ´ tri. riˆeng cu’a A thı` −λ cu a.y. Ch´ u.ng minh r˘ 2.2 Cho X la ` mˆo.t khˆ ong gian d¯i.nh chuˆ a’n va ` A ∈ L(X). `on ta.i mˆo.t da ˜ y (xn )n ⊂ X v´ o.i xn = va ` a) Gia’ su’. λ ∈ C cho tˆ . Axn − λxn → n → ∞. Ch´ u ng minh λ ∈ σ(A). . ` Banach, λ ∈ ρ(A) va ` µ ∈ C cho |µ| ≤ (A − b) Gia’ su’ thˆem X la −1 −1 . . Ch´ u ng minh λ − µ ∈ ρ(A). λI) 2.3 Cho X la ` mˆo.t khˆ ong gian d¯i.nh chuˆ a’n va ` A ∈ L(X) la ` mˆo.t toa ´ n tu’. ` `eu. compact, λ = 0. Ch´ u.ng minh r˘ a ng N (Aλ) la ` mˆo.t khˆ ong gian h˜ u.u ha.n chiˆ ˆ HIE ˆ. P TRONG KHONG ˆ ´ TU’. COMPACT TU. . LIEN GIAN HILBERT §3. TOAN ` ng, to´ a mˆo.t khˆ ong gian Hilbert. Nh˘ a´c la.i r˘ a an tu’. A ∈ L(H) Gia’ su’. H l` a tu liˆen hiˆe.p nˆe´u A∗ = A. N´ oi c´ach kh´ ac, v´ o.i mo.i x, y ∈ H d¯a˘’ ng d¯u.o c go.i l` ´ sau. th´ u.c x, Ay = Ax, y d¯u.o c tho’a m˜an. Ta c´o d¯i.nh ly - i.nh ly ong gian Hilbert H v` a 3.1 D ´ . Nˆe´u A l` a to´ an tu’. tu liˆen hiˆe.p khˆ µ l` a mˆ o.t gi´ a tri. riˆeng cu’ a A th`ı µ l` a mˆ o.t sˆ o´ thu c. `on ta.i vecto. x = a.t vˆ a.y, nˆe´u µ l` a mˆo.t gi´ a tri. riˆeng th`ı s˜e tˆ Ch´ u.ng minh. Thˆ cho Ax = µx. V`ı Ax, x = x, Ax nˆen µx, x = x, µx hay µ x = µ x 2. a µ ∈ R. Suy µ = µ ngh˜ıa l` - i.nh l´ 3.2 D y. Gia’ su’. H l` a mˆ o.t khˆ ong gian Hilbert, A ∈ L(H) l` a mˆ o.t to´ an . . a hai gi´ a tri. riˆeng kh´ ac cu’ a A. Khi d¯´ o hai khˆ ong tu’ tu. liˆen hiˆe.p, λ, µ l` . . . . . ´ ng N (Aµ), N (Aλ ) tru. c giao v´ o i nhau. gian riˆeng tu o ng u a y ∈ N (A ). Ta c´o λ, µ ∈ R v` a Ch´ u.ng minh. Gia’ su’. x ∈ N (A ) v` λ µ λ x, y = λx, y = Ax, y = x, Ay = x, µy = µ x, y Do d¯´o (λ − µ) x, y = 0. V`ı λ = µ nˆen x, y = 0. Vˆ a.y N (Aλ) ⊥ N (Aµ ). matheducare.com MATHEDUCARE.COM 145 - i.nh l´ a mˆ o.t to´ an tu’. compact tu liˆen hiˆe.p 3.3 D y. Gia’ su’. = A ∈ L(H) l` khˆ ong gian Hilbert H. L´ uc d¯´ o A c´ o mˆ o.t gi´ a tri. riˆeng λ cho |λ| = A . - .inh l´ u. D y 4.2.1 Chu.o.ng 3, ta c´ o A = sup | Ax, x |. Theo Ch´ u.ng minh. T` x =1 `on ta.i d˜ d¯i.nh ngh˜ıa cu’a supremum, tˆ ay xn ∈ H, xn = cho | Axn , xn | → ung k´ y hiˆe.u l` a Axn , xn A . Khi d¯´o s˜e c´o mˆo.t d˜ ay cu’a d˜ ay Axn , xn ta c˜ . - ˆe’ y a.c λ = − A (v`ı Axn , xn l` ´ a sˆo´ thu c). D hˆ o.i tu. d¯ˆe´n sˆ o´ λ v´ o i λ = A ho˘ ` ng r˘ a ≤ Axn − λxn = Axn − λxn , Axn − λxn = Axn ≤ A − 2λ Axn , xn + λ2 xn − 2λ Axn , xn + λ2 → (n → ∞). ay (Axnk )k Vˆ a.y Axn − λxn → (n → ∞). V`ı A compact nˆen c´o mˆo.t d˜ `e c` ay (λxnk )k hˆ o.i d˜ ay cu’a d˜ ay (Axn)n hˆ o.i tu Nhu. thˆe´ d˜ o.i tu. vˆ ung gi´ o.i ha.n v´ −1 -˘ a.t y = lim λxnk = v` a x = λ y. Ta c´o (Axnk )k . D k Ax − λx = A(λ−1 y) − y = λ−1 lim A(λxnk ) − lim λxnk k k = lim (Axnk − λxnk ) = 0. k→∞ Th` anh Ax = λx hay λ l` a mˆo.t gi´ a tri. riˆeng cu’a A. - i.nh l´ 3.4 D y. Tˆ a.p ho p Λ tˆ a´t ca’ c´ ac gi´ a tri. riˆeng kha ´ c cu’ a mˆ o.t to´ an tu’. ong gian Hilbert H l` a h˜ u.u ha.n ho˘ a.c d¯ˆe´m compact tu liˆen hiˆe.p A ∈ L(H) khˆ . . . . . `e 0. a.p ho. p d¯´ o ta.o th` anh mˆ o.t d˜ ay hˆ o.i tu. vˆ d¯u o. c. Nˆe´u d¯ˆe´m d¯u o. c th`ı tˆ -˘ a.t Λn l` a´t ca’ c´ac gi´a tri. riˆeng cu’a A c´o gi´ a tri. a tˆ a.p ho p tˆ Ch´ u.ng minh. D u.ng minh Λn h˜ o.i mo.i n ∈ N. Thˆ a.t vˆ a.y, gia’ su’. u.u ha.n v´ tuyˆe.t d¯ˆ o´i ≥ . Ta ch´ n `on ta.i vˆ a c´o n0 cho tˆ o ha.n gi´ a tri. riˆeng λα m`a |λα| ≥ . Lˆa´y ngu.o c la.i l` n0 xn -˘ . L´ uc a.p c´ac vecto. riˆeng tu.o.ng u ´.ng (xα )α . D u. tˆ a.t yn = mˆo.t d˜ ay (xn )n t` xn d¯´ o yn = v` a Ayn = λn yn . Ta c´o 1 yn = ≤ n0 . λn λn `on ta.i mˆo.t d˜ a.y d˜ ay (λ−1 a.n. V`ı A compact nˆen tˆ ay (λ−1 Nhu. vˆ n yn )n bi. ch˘ nk ynk )k −1 . ´eu k = l th`ı λnk = λnl cho A(λnk ynk ) = ynk hˆ o.i tu M˘ a.t kh´ ac, v´o i mo.i k, l, nˆ matheducare.com MATHEDUCARE.COM 146 nˆen ynk ⊥ ynl d¯´ o ynk − ynl = ynk + ynl =2 - iˆ `eu mˆ au thuˆ a˜n n` ay ch´ u.ng to’ Λn ong thˆe’ l` a d˜ ay co. ba’n d¯u.o c. D nˆen (ynk )k khˆ o.i mo.i n ∈ N. Vˆ a.y tˆ a.p tˆ a´t ca’ c´ac gi´a tri. riˆeng kha ´ c ky ´ hiˆe.u la ` l` a h˜ u.u ha.n v´ ∞ ˜e thˆ ` Λ= a´y r˘ a ng nˆe´u Λ d¯ˆe´m d¯u.o c th`ı v´ o.i Λn l` a h˜ u.u ha.n hay d¯ˆe´m d¯u.o c. Dˆ n=1 `au hˆe´t n nˆen n´ `e 0. > t` uy y ´, ta c´ o |λn | < v´ o lˆ a.p th` anh mˆ o.t d˜ ay hˆ o.i tu. vˆ o.i hˆ ` ng nˆ ´eu u.ng minh d¯i.nh ly ´ trˆen, tu.o.ng tu ta thˆ a´y r˘ a Nhˆ a.n xe ´ t. T` u. viˆe.c ch´ . . µ = la ` mˆo.t gia ´ tri. riˆeng cu’a toa ´ n tu’ compact tu. liˆen hiˆe.p A thı` dimN (Aµ) < ∞ a’n d¯´ˆem d¯u.o c ca ´ c vecto. riˆeng vı` tra ´ i la.i thı` co ´ thˆe’ tı`m mˆo.t hˆe. tru c chuˆ ˜ y na ˜ y (Aen)n o.i gia ´ tri. riˆeng µ ma` khˆ ong co ´ da `o cu’a da ´.ng v´ {en , n ∈ N} u - iˆ `eu na hˆ o.i tu D `y mˆau thuˆ a˜n v´ o.i tı´nh compact cu’a A. a mˆo.t to´ an tu’. compact tu liˆen hiˆe.p khˆ ong gian Hilbert Bˆay gi` o. cho A l` - .inh l´ H. Theo D y 3.4, c´ ac gi´a tri. riˆeng kh´ ac cu’a A lˆ a.p th` anh mˆ o.t d˜ ay (h˜ u.u ha.n ho˘ a.c vˆo ha.n) c´o da.ng |µ1 | ≥ |µ2 | ≥ . . . -˘ D a.t qn = dim N (Aµn ) thı` theo nhˆ a.n xe ´ t trˆen, qn l` a mˆo.t sˆo´ tu nhiˆen, d¯u.o c go.i l` a bˆ o.i cu’a gi´ a tri. riˆeng µn . Ta k´ y hiˆe.u: a’n cu’a khˆ ong gian N (Aµ1 ), a mˆo.t co. so’. tru c chuˆ {e1 , . . . , eq1 } l` a’n cu’a khˆ ong gian N (Aµ2 ), a co. so’. tru c chuˆ {eq1 +1 , . . . , eq1 +q2 } l` . . a´t ca’ c´ac co. so’. tru c chuˆ a’n cu’a c´ac khˆ ong gian N (Aµi ) (t´ a.p u.c l`a tˆ Ho p tˆ . . o i en ⊥ em , (m = n)) lˆ a.p th` anh mˆ o.t hˆe. thˆ o´ng tru. c chuˆ {en , n = 1, . . . } v´ a’n a hˆe. thˆ o´ng tru c chuˆ a’n c´ ac vecto. khˆ ong gian Hilbert H. Hˆe. n` ay d¯u.o c go.i l` o.i c´ac gi´a tri. riˆeng kh´ ac cu’a A. riˆeng u ´.ng v´ -˘ D a.t λ1 = λ2 = · · · = λq1 = µ1 , λq1 +1 = · · · = λq1 +q2 = µ2 , . . . λq1 +···+qn−1 +1 = · · · = λq1 +···+qn = µn , . . matheducare.com MATHEDUCARE.COM 147 a d˜ ay c´ac gi´a tri. riˆeng tu.o.ng u ´.ng v´ o.i hˆe. thˆ o´ng tru c chuˆa’n D˜ ay (λn )n d¯u.o c go.i l` `om tˆa´t c´ac vecto. riˆeng {en , n = 1, . . . } cu’a to´ a.y (λn )n bao gˆ an tu’. A. Nhu. vˆ ac cu’a A, mˆo˜i gi´ a tri. µn d˜ ay n` ay d¯u.o c l˘a.p la.i ca’c c´ac gi´a tri. riˆeng µn kh´ ` ng bˆ y sau b˘ a o.i cu’a µn . Ta c´o d¯i.nh l´ - i.nh l´ 3.5 D y. Cho H l` a mˆ o.t khˆ ong gian Hilbert, A ∈ L(H) l` a mˆ o.t to´ an . . . `on ta.i nhˆ `an tu’. o v´ o i mo.i x ∈ H, tˆ a´t mˆ o.t phˆ tu’ compact tu. liˆen hiˆe.p. Khi d¯´ ˜e n du.´ x0 ∈ H m` o.i da.ng a Ax0 = cho x d¯u.o c biˆe’u diˆ x= x, en en + x0 , n d¯´ o {en , n = 1, . . . } l` a’n c´ ac vecto. riˆeng cu’ a A u ´.ng a hˆe. thˆ o´ng tru c chuˆ ac gi´ a tri. riˆeng kh´ ac 0. v´ o.i c´ y hiˆe.u M l` a khˆ ong gian d¯´ong sinh bo’.i {en , n = 1, . . . }. Ch´ u.ng minh. K´ ˜e n mˆ o.t c´ach nhˆ a´t du.´ o.i da.ng x = x1 + x0 Khi aˆ´y x ∈ H d¯u.o c biˆe’u diˆ an tu’. a x0 ∈ M ⊥ = N. V`ı M l` a khˆ ong gian bˆ a´t biˆe´n d¯ˆo´i v´ o.i to´ d¯´ o x1 ∈ M v` ung l` a khˆ ong gian bˆ a´t biˆe´n cu’a A. Thˆ a.t vˆ a.y, v´ o.i mo.i tu liˆen hiˆe.p A nˆen N c˜ y ∈ N v` a v´ o.i mo.i sˆo´ tu nhiˆen n, ta c´o Ay, en = y, Aen = y, λnen = λn y, en = Nhu. thˆe´ Ay ∈ M ⊥ = N. Vˆa.y A(N ) ⊂ N. -˘ a mˆo.t khˆ ong gian d¯o´ng cu’a H nˆen ba’n thˆ an n´ o D a.t A1 = A N . V`ı N l` - i.nh l´ `on ta.i mˆo.t gi´ c˜ ung l` a khˆ ong gian Hilbert. Theo D y 3.2 pha’i tˆ a tri. riˆeng λ . . o.i gi´ a tri. a vecto riˆeng cu’a A1 u ´ ng v´ cu’a A1 cho |λ| = A1 . Go.i xλ ∈ N l` . ao d¯´o riˆeng n` ay. V`ı λ c˜ ung l` a gi´ a tri. riˆeng cu’a A nˆen nˆe´u λ tr` ung v´ o i mˆo.t λn n` . . ’ `eu n` a gi´ a tri. ay khˆ ong thˆe d¯u o. c v`ı M ∩ N = {0}. Do d¯´o λ pha’i l` th`ı xλ ∈ M. Diˆ . ` ng 0. Vˆ riˆeng b˘ a a.y A1 ≡ t´ u c l`a A(N ) = 0, suy Ax0 = 0. C`on x1 ∈ M nˆen anh chuˆ o˜i Fourier theo c´ac vecto. en : x1 d¯u.o c khai triˆe’n th` x1 = x1 , en en = n x1 + x0 , en en = n x, en en n ˜e n cu’a x d¯˜a d¯u.o c thiˆe´t lˆ v`ı x0 , en = 0. Nhu. thˆe´ biˆe’u diˆ a.p. - i.nh l´ a mˆ o.t khˆ ong gian Hilbert, A ∈ L(H) l` a mˆ o.t to´ an 3.6 D y. Gia’ su’. H l` . . . a {en , n = 1, . . . } l` a’n c´ ac vecto. a hˆe. thˆ o´ng tru. c chuˆ tu’ compact tu. liˆen hiˆe.p v` matheducare.com MATHEDUCARE.COM 148 riˆeng u ´.ng v´ o v´ o.i mo.i x ∈ H ta c´ o.i c´ ac gi´ a tri. riˆeng λn = cu’ a A. Khi d¯´ o Ax = λn x, en en . n - i.nh l´ `on ta.i x0 ∈ H cho y 3.5, tˆ Ch´ u.ng minh. Theo D x = x0 + x, en en , Ax0 = 0. n Nhu. thˆe´ Ax = A( x, en en) = n x, en Aen = n λn x, en en . n - i.nh l´ u.ng minh. D y d¯u.o c ch´ a A ∈ L(H) l` a to´ an tu’. 3.7 Hˆ e. qua’. Cho H l` a khˆ ong gian Hilbert kha’ ly v` `on ta.i mˆ `om c´ o H tˆ o.t co. so’. tru c chuˆ a’n gˆ ac compact tu liˆen hiˆe.p. Khi d¯´ . . an tu’ A. vecto riˆeng cu’ a to´ - i.nh l´ Ch´ u.ng minh. Theo Ch´ u.ng minh cu’a D y 3.5, khˆong gian Hilbert . . N l`a khˆong gian riˆeng cu’a A u ´ ng v´o i gi´a tri. riˆeng λ = (nˆe´u N = {0}). V`ı H kha’ ly nˆen N kha’ ly, nhu. thˆe´ n´o c´o co. so’. tru c chuˆa’n {fm , m = 1, . . . } N. Ho p cu’a {en , n = 1, . . . } v`a {fm , m = 1, . . . } lˆa.p th`anh co. so’. tru c - iˆ ˜e n x = x1 + x0 . `eu n`ay suy t` chuˆa’n cu’a H. D u. c´ach biˆe’u diˆ `e. Gia’ su’. A ∈ L(H) l` a mˆ o.t to´ an tu’. compact tu liˆen hiˆe.p 3.8 Bˆ o’ d ¯ˆ khˆ ong gian Hilbert v` a λ la ` mˆ o.t sˆ o´ kha ´ c 0. L´ uc d¯´ o R(Aλ ) = R(A − λI) l` a mˆ o.t khˆ ong gian d¯´ ong cu’ a H. - i.nh ly ´ hiˆe.u M = R(Aλ)∗ thı` theo D ´ 4.1.2 Chu.o.ng 3, Ch´ u.ng minh. Ky ˜e n H = N (Aλ) ⊕ M. Khi ˆa´y v´o.i mo.i x ∈ H d¯u.o c viˆ ´et mˆo.t ca ´ ch ta biˆe’u diˆ . . nhˆa´t du ´o i da.ng x = u + v nˆen Aλ x = Aλ u + Aλ v = Aλ v tha`nh thu’. `an ch´ u.ng minh Y = Aλ (M ) la` khˆong gian R(Aλ) = Aλ (M ) ⊂ H. Nhu. vˆa.y chı’ cˆ ´et ta kh˘a’ng d¯.inh r˘`a ng tˆ `on ta.i r > cho d¯´o ng. Tru.´o.c hˆ Aλ x ≥ r x , v´o.i mo.i x ∈ M. (3.1) `on ta.i xn ∈ M, xn = cho Gia’ su’. ngu.o c la.i, d¯´o v´o.i mo.i n ∈ N tˆ Axn − λxn < n (3.2) matheducare.com MATHEDUCARE.COM 149 `on ta.i d˜ay (xnk )k cho Axnk → x0 V`ı A compact v`a d˜ay (xn )n bi. ch˘a.n nˆen tˆ . L´ uc d¯´o t` u (3.2) suy Axnk − λxnk → va` ta c´o M λxnk = Axnk − (Axnk − λxnk ) → x0 nˆen x0 ∈ M, d¯`ˆong th`o.i x0 = lim λxnk = |λ| = 0. M˘a.t kha ´ c, k→∞ Ax0 = lim A(λxnk ) = λ lim Axkn = λx0 . k→∞ k→∞ u.ng minh. ´ . Vˆa.y kh˘a’ng d¯.inh d¯u.o c ch´ Nhu. thˆe´ x0 ∈ N (Aλ ) ∩ M = {0} vˆo ly Bˆay gi`o. cho yn ∈ Y, yn → y0 . L´ uc d¯´o c´o xn ∈ M d¯ˆe’ yn = Axn − λxn = Aλ xn (3.3) Do bˆa´t d¯˘a’ng th´ u.c (3.1) ta c´o 1 Aλ xn − Aλ xm = yn − ym → (m, n → ∞). r r `e x0 ∈ M. Cho n → ∞ Nhu. vˆa.y (xn )n l`a d˜ay co. ba’n nˆen pha’i hˆo.i tu. vˆ (3.3) ta d¯u.o c y0 = (A − λI)x0 . Vˆa.y y0 ∈ Y . N´oi c´ach kh´ac Y = R(Aλ) l`a khˆong gian d¯´ong cu’a H. xn − xm ≤ `e. Cho A ∈ L(H) l` ong 3.9 Bˆ o’ d ¯ˆ a mˆ o.t to´ an tu’. compact tu liˆen hiˆe.p khˆ `eu H. Khi ˆ ´eu λ = va gian Hilbert vˆ o ha.n chiˆ a´y nˆ ` λ ∈ σ(A) thı` λ la ` mˆ o.t gi´ a tri. riˆeng cu’ a A. ´eu A = A∗ ta co Ch´ u.ng minh. Cho µ ∈ K, d¯ˆe’ ´y r˘`a ng nˆ ´ (Aµ)∗ = (A−µI)∗ = A∗ − µI ∗ = A − µI = Aµ . Bˆay gi`o. gia’ su’. λ = va` λ khˆong pha’i l`a gi´a tri. riˆeng ˜ ng khˆong pha’i la` gia ´ tri. riˆeng cu’a A. Khi d¯´o cu’a A thı` Aλ la` d¯o.n ´a nh va` λ cu . ˜e n N (Aλ ) = {0}. T` u Bˆo’ d¯`ˆe 3.8 v`a biˆe’u diˆ H = N (Aλ ) ⊕ R(Aλ)∗ = R(Aλ) = R(Aλ) ta thˆa´y Aλ l`a to`an ´anh. y ´anh xa. mo’., Aλ l`a ph´ep d¯`ˆong phˆoi. Nhu. Vˆa.y Aλ l`a song ´anh v`a theo d¯.inh l´ thˆe´ λ khˆong pha’i l`a gi´a tri. phˆo’ cu’a to´an tu’. A. - i.nh l´ 3.10 D y. Cho H l` a mˆ o.t khˆ ong gian Hilbert, A ∈ L(H) l` a to´ an tu’. compact tu liˆen hiˆe.p, {en , n = 1, . . . } l` a’n c´ ac vecto. riˆeng a hˆe. thˆ o´ng tru c chuˆ ´.ng. Khi d¯´ o nˆe´u λ = v` a λ = λn a d˜ ay c´ ac gi´ a tri. riˆeng tu.o.ng u cu’ a A v` a (λn )n l` matheducare.com MATHEDUCARE.COM 150 v´ o.i mo.i n th`ı v´ o.i mo.i y ∈ H, phu.o.ng tr`ınh Ax − λx = y s˜e c´ o mˆ o.t nghiˆe.m . . . . ˜e n du ´ nhˆ a´t x d¯u o. c biˆe’u diˆ o i da.ng x= λ n λn y, en en − y λn − λ Ch´ u.ng minh. V`ı λ = v`a λ = λn nˆen theo Bˆo’ d¯`ˆe 3.9, λ l`a mˆo.t gi´a tri. ch´ınh quy cu’a A. Do d¯´o to´an tu’. (A − λI) l`a mˆo.t ph´ep d¯`ˆong phˆoi. Vˆa.y v´o.i - i.nh l´ `on ta.i nhˆa´t x ∈ H d¯ˆe’ Ax − λx = y. Theo D mo.i y ∈ H tˆ y 3.6 ta c´o Ax = λn x, en en nˆen n x= - ˆe’ y D ´ r˘`a ng λ λn x, en en − y (3.4) n λ x, en = Ax − y, en = Ax, en − y, en . M˘a.t kh´ac Ax, en = x, Aen = x, λnen = λn x, en . Do d¯´o λ x, en = λn x, en − y, en hay x, en (λn − λ) = y, en . Suy y, en `an ch´ . Thay v`ao (3.4) ta c´o d¯u.o c d¯˘a’ng th´ u.c cˆ u.ng minh. x, en = λn − λ . . Tru `o ng ho p λ tr` ung v´o.i mˆo.t c´ac gi´a tri. λn , ta c´o d¯.inh l´ y sau - i.nh l´ 3.11 D y. Cho A ∈ L(H) l` a mˆ o.t to´ an tu’. compact tu liˆen hiˆe.p a’n c´ ac vecto. riˆeng khˆ ong gian Hilbert H, {en , n = 1, . . . } l` a hˆe. thˆ o´ng tru c chuˆ cu’ a A, (λn )n l` ´.ng. Khi d¯´ o nˆe´u λ = l` a mˆ o.t gi´ a a d˜ ay c´ ac gi´ a tri. riˆeng tu.o.ng u . . tri. riˆeng c´ o bˆ o.i q: λ = λm+1 = · · · = λm+q th`ı phu o ng tr`ınh Ax − λx = y (3.5) c´ o nghiˆe.m v` a chı’ y ∈ N (Aλ )⊥ . L´ uc d¯´ o nˆe´u x l` a nghiˆe.m cu’ a phu.o.ng ˜e n du.´ o.i da.ng tr`ınh (3.5) th`ı n´ o d¯u.o c biˆe’u diˆ x= λ n λn y, en en − y + c1 em+1 + · · · + cq em+q λn − λ (3.6) on c1 , . . . , cm l` a d¯´ o tˆ o’ng lˆ a´y theo tˆ a´t ca’ c´ ac n kh´ ac v´ o.i m + 1, . . . , m + q, c` c´ ac sˆ o´ tu`y ´y. - i.nh l´ y 4.1.2 Chu.o.ng 3, ta c´o Ch´ u.ng minh. Theo Bˆo’ d¯`ˆe 3.8 v`a D H = N (Aλ ) ⊕ R(Aλ). matheducare.com MATHEDUCARE.COM 151 Do d¯´o phu.o.ng tr`ınh c´o nghiˆe.m v`a chı’ y ∈ R(Aλ). V`ı N (Aλ)⊥ = R(Aλ) `eu n`ay tu.o.ng d¯u.o.ng v´o.i y ∈ N (Aλ )⊥ . nˆen d¯iˆ Bˆay gi`o. gia’ su’. x l`a nghiˆe.m cu’a phu.o.ng tr`ınh (3.5). Khi d¯´o x= 1 (Ax − y) = ( λ λ λn x, en en − y) n - i.nh l´ u.ng minh D y 3.10, ta c´o Tu.o.ng tu nhu. ch´ (λn − λ) x, en = y, en , Do d¯´o x, en = v´o.i mo.i n. (3.7) y, en λn − λ λn = λ (t´ u.c l`a n = m + 1, . . . , m + q). C`on nˆe´u n = m + k, k = 1, . . . , q th`ı y, em+k = va` λn − λ = nˆen (3.7) tro’. tha`nh d¯˘a’ng th´ u.c v´o.i bˆa´t ky` yy ´. Nhu. vˆa.y ta x, en . Do d¯´o c´o thˆe’ cho.n x, en = cn d¯´o cn l`a c´ac sˆo´ tu` ˜e n cu’a nghiˆe.m x cho bo’.i cˆong th´ u.c (3.6). c´o d¯u.o c biˆe’u diˆ Ch´ u ´y: Nˆe´u y ⊥ N (Aλ) th`ı mo.i x c´o da.ng (3.6) s˜e l`a nghiˆe.m cu’a phu.o.ng - ˆo.c gia’ tu kiˆe’m tra d¯iˆ `eu n`ay b˘a` ng c´ach d¯ˆe’ y ´ r˘`a ng, nghiˆe.m tˆo’ng tr`ınh (3.5). D qu´at cu’a phu.o.ng tr`ınh (3.5) b˘a` ng tˆo’ng cu’a nghiˆe.m tˆo’ng qu´at cu’a phu.o.ng tr`ınh u.ng minh Ax − λx = v`a mˆo.t nghiˆe.m n`ao d¯´o cu’a phu.o.ng tr`ınh (3.5). Xem ch´ chi tiˆe´t, ch˘a’ng ha.n [1,5]. ` TA ˆP BAI . 3.1 Gia’ su’. H la` mˆo.t khˆong gian Hilbert, A ∈ L(H) la` mˆo.t toa ´ n tu’. tu liˆen hiˆe.p. Cho λ ∈ C. Ch´ u.ng minh r˘`a ng ´eu H = R(Aλ) thı` λ la` mˆo.t gia ´ tri. riˆeng cu’a A. a) Nˆ ´eu H = R(Aλ) va` H = R(Aλ) thı` λ ∈ σ(A) nhu.ng λ khˆong pha’i la` gia ´ b) Nˆ tri. riˆeng cu’a A. ´eu H = R(Aλ) thı` λ la` mˆo.t gia ´ tri. chı´nh quy cu’a A. c) Nˆ 3.2 Cho H la` mˆo.t khˆong gian Hilbert, A ∈ L(H) la` mˆo.t toa ´ n tu’. tu liˆen ´ c vecto. riˆeng u ´.ng hiˆe.p compact va` gia’ su’. {en , n ∈ N} la` hˆe. thˆo´ng tru c chuˆa’n ca ´ c gia ´ tri. riˆeng kha ´ c cu’a A. Ch´ u.ng minh r˘`a ng {en , n ∈ N} la` co. so’. tru c v´o.i ca chuˆa’n cu’a H va` chı’ A la` mˆo.t d¯o.n ´a nh ho˘a.c tˆa.p R(A) tru` mˆa.t H. matheducare.com MATHEDUCARE.COM 152 ´.NG DU ` PHU.O.NG TR`INH T´ICH PHAN ˆ §4. U . NG VAO - i.nh nghı˜a. Phu.o.ng trı`nh tı´ch phˆ an la` phu.o.ng trı`nh co ´ ch´ u.a ˆa’n 4.1 D ´: ha`m du.´o.i dˆa´u tı´ch phˆan. Cu. thˆe’ ho.n ta co Gia’ su’. f ∈ C[a,b], K ∈ C[a,b]2 . Lu ´ c d¯´o phu.o.ng trı`nh sau d¯ˆay (ˆa’n la` x) la` ´en tı´nh v´o.i nhˆan K(s, t). an tuyˆ mˆo.t phu.o.ng trı`nh tı´ch phˆ b K(s, t)x(t)dt = f (s), s ∈ [a, b]. x(s) − a ´ c phu.o.ng trı`nh tı´ch phˆan sau d¯ˆay Ta thu.`o.ng go.i ca b K(s, t)x(t)dt = f (s) a b x(s) − K(s, t)x(t)dt = f (s) a theo th´ u. tu la` phu.o.ng trı`nh Fredholm loa.i va` loa.i 2, co`n ca ´ c phu.o.ng trı`nh s K(s, t)x(t)dt = f (s) a s K(s, t)x(t)dt = f (s) x(s) − a la` phu.o.ng trı`nh Volterra loa.i va` loa.i 2. ˜ ng nhu. nghiˆe.m cu’a ca ´ c phu.o.ng trı`nh no ´ i trˆen tu`y Ca ´ c d˜ u. kiˆe.n d¯u.o c cho cu ˜ d¯u.o c xe ´ t khˆong gian ca ´ c ha`m liˆen tu.c hay ca ´ c ha`m t` u.ng tru.`o.ng ho p se kha’ tı´ch bˆa.c p xa ´ c d¯.inh trˆen [a, b] hay [a, b] . ´ ch´ u.a tham sˆo´. Sau d¯ˆay ta kha’o sa ´ t ca ´ c phu.o.ng trı`nh loa.i co ´ch phˆ an Fredholm 4.2 Phu.o.ng trı`nh tı ´ ch´ u.a tham sˆo´ µ sau: Xe ´ t phu.o.ng trı`nh tı´ch phˆan co b x(s) − µ K(s, t)x(t)dt = y(s), (4.1) a d¯´o y ∈ L2 ([a, b]), K ∈ L2 ([a, b]2). - ˘a.t A : L2 ([a, b]) → L2 ([a, b]) xa u.c ´ c d¯i.nh bo’.i cˆong th´ D b K(s, t)x(t)dt, s ∈ [a, b]. (Ax)(s) = a matheducare.com MATHEDUCARE.COM 153 ´en tı´nh liˆen tu.c va` Khi aˆ´y A la` mˆo.t toa ´ n tu’. tuyˆ |K(s, t)|2dtds A ≤ 1/2 = K(s, t) L2([a,b]2) . (4.2) [a,b]2 ´en tı´nh liˆen tu.c xa ˜ ng go.i A la` toa ´ c d¯i.nh bo’.i nhˆan K(s, t). Ta cu ´ n tu’. tuyˆ ´et la.i du.´o.i da.ng Khi d¯´o phu.o.ng trı`nh (4.1) d¯u.o c viˆ (I − µA)x = y, x, y ∈ L2 ([a, b]) (4.3) hay Ax − λx = y ∗ , d¯´o λ = − . µ - i.nh ly ´et nˆeu trˆen thı` A la 4.2.1 D ´ . V´ o.i nh˜ u.ng ky ´ hiˆe.u va ` gia’ thiˆ ` mˆ o.t toa ´n . ´en tı´nh compact. tu’ tuyˆ Ch´ u.ng minh. Thˆa.t vˆa.y, gia’ su’. {ϕn | n ∈ N} la` mˆo.t co. so’. tru c chuˆa’n khˆong gian Hilbert L2 ([a, b]). Khi ˆa´y, hˆe. {ψm,n (s, t) = ϕm (s) · ϕm (t), m, n ∈ N} la` mˆo.t co. so’. tru c chuˆa’n khˆong gian L2 ([a, b]2). Vı` vˆa.y K(s, t) d¯u.o c khai triˆe’n tha`nh chuˆo˜i Fourier khˆong gian Hilbert na`y nhu. sau ∞ ∞ amn ϕm (s)ϕn(t), K(s, t) = m=1 n=1 d¯´o amn la` hˆe. sˆo´ Fourier cu’a K(s, t) d¯ˆo´i v´o.i co. so’. tru c chuˆa’n {ψm,n (s, t), m, n ∈ N}. N ´en amn ϕm (s)ϕn (t) ∈ L2 ([a, b]2) va` AN la` toa ´ n tu’. tuyˆ - ˘a.t KN (s, t) = D m,n=1 ´n tı´nh xa ´ c d¯i.nh bo’.i nhˆan KN (s, t). Khi ˆa´y AN : L2 ([a, b]) → L2 ([a, b]) la` toa ´en tı´nh liˆen tu.c h˜ `eu. u.u ha.n chiˆ tu’. tuyˆ ´ Trong khˆong gian L2 ([a, b]2) ta co ∞ K(s, t) − KN (s, t) L2([a,b]2 ) |amn |2 → = (N → ∞). (4.4) m,n=N +1 Do vˆa.y, t` u. (4.2), (4.4) ta co ´: A − AN ≤ K(s, t) − KN (s, t) L2([a,b]2 ) →0 (N → ∞). matheducare.com MATHEDUCARE.COM 154 ´en tı´nh compact vı` no Nhu. vˆa.y A la` mˆo.t toa ´ n tu’. tuyˆ ´ la` gi´o.i ha.n cu’a mˆo.t `eu. ˜ y ca da ´ c toa ´ n tu’. h˜ u.u ha.n chiˆ Bˆay gi`o., ta gia’ su’. thˆem A la` mˆo.t toa ´ n tu’. tu liˆen hiˆe.p khˆong gian - iˆ `eu na`y tu.o.ng d¯u.o.ng v´o.i L2 ([a, b]). D K(s, t) = K(t, s), ∀(t, s) ∈ [a, b]2. ´ du.ng ca - i.nh ly ´et qua’ tˆ `on ta.i, nhˆa´t va` biˆe’u Ap ´c D ´ 3.10, 3.11 ta co ´ ca ´ c kˆ ˜e n nghiˆe.m cu’a phu.o.ng trı`nh tı´ch phˆan Fredholm. diˆ ´ch phˆ an Volterra. 4.3 Phu.o.ng trı`nh tı Xe ´ t phu.o.ng trı`nh tı´ch phˆan sau d¯ˆay: s K(s, t)x(t)dt = y(s), x(s) − λ a Ta d¯˘a.t K ∗ (s, t) = K(s, t), a≤t≤s≤b 0, a ≤ s < t ≤ b. `e phu.o.ng trı`nh Fredholm Khi ˆa´y phu.o.ng trı`nh Volterra d¯u.o c d¯u.a vˆ s K ∗ (s, t)x(t)dt = y(s). x(s) − λ a ´et qua’ d¯˜a kha’o sa Nh˜ u.ng kˆ ´ t cho phu.o.ng trı`nh Fredholm d¯u.o c chuyˆe’n cho ´ ch du`ng nguyˆen ly ´ ´a nh xa. co, ta co ´ phu.o.ng trı`nh Volterra. Ngoa`i ra, b˘a` ng ca . . . ´et qua’ sau: thˆe’ ch´ u ng minh d¯u o. c kˆ - i.nh ly ´eu trˆen 4.3.1 D ´ . Gia’ su’. K(s, t) la ` mˆ o.t `m d¯o d¯u.o c, bi. ch˘ a.n cˆ o´t yˆ an a´y v´ o.i mo.i y ∈ L2 ([a, b]), phu.o.ng trı`nh tı´ch phˆ [a, b]2. Khi ˆ s x(s) − K(s, t)x(t)dt = y(s) a `on ta.i nhˆ tˆ a´t nghiˆe.m khˆ ong gian L2 ([a, b]). matheducare.com MATHEDUCARE.COM 155 ’O ` LIE ˆ U THAM KHA TAI . -u - a.i ho.c v`a Trung ho.c chuyˆen [ 1] Phan D ´.c Ch´ınh, Gia’i t´ıch h`am, T.1, Nxb. D nghiˆe.p, Ha` Nˆo.i 1978. [ 2] Cˆonmˆogˆorˆo´p, Phˆomin, Co. so’. l´ı thuyˆe´t h`am v`a gia’i t´ıch h`am, T.1, (ba’n di.ch tiˆe´ng Viˆe.t), Nxb. Gi´ao du.c, H`a Nˆo.i 1971. [ 3] J. Dieudonn´e, Co. so’. gia’i tı´ch hiˆe.n d¯a.i, T.1, (ba’n di.ch tiˆe´ng Viˆe.t), Nxb. - a.i ho.c v`a Trung ho.c chuyˆen nghiˆe.p, H`a Nˆo.i 1973. D - i.nh, Nguyˆ ˜e n D ˜e n Hoa`ng, Ha`m sˆo´ biˆ ´en sˆo´ thu c, Nxb. Gia ´ o du.c, [ 4] Nguyˆ 1999. ˜e n Xuˆan Liˆem, Gia’i tı´ch ha`m, Nxb Gi´ao du.c, H`a Nˆo.i, 1994. [ 5] Nguyˆ [ 6] M.M.Rao and Z.D.Ren, Theory of Orlicz Spaces, New York, 1991. [ 7] Ho`ang Tu.y, Gia’i t´ıch hiˆe.n d¯a.i, T.2, Nxb. Gi´ao du.c, 1978. [ 8] Kˆosaku Yosida, Functional Analysis, Springer-Verlag, 1980. matheducare.com MATHEDUCARE.COM 156 CHỈ MỤC ánh xạ mở bao lồi, bao cân bao tuyến tính Bessel (bất đẳng thức) bị chặn cốt yếu bị chặn bị chặn điểm Bổ đề Riesz bội cân cận cốt yếu chuẩn chuẩn Euclid chuẩn tương đương chuỗi Fourier 49, 59 9 112 37 57 57 53 146 38 15 17 48 104, 111 sở Hilbert 113 sở Schauder 85 sở trực chuẩn 112 46 đẳng cự tuyến tính dạng Hermite 128 đẳng thức hình bình hành 101 định lý Banach – Alaoglu 94 định lý Banach - Steinhauss 57 định lý Hahn – Banach 63 đồ thị đóng 61 đồng phôi tuyến tính 46 giá trị quy 141 giá trị phổ 140 giải thức 141 hàm cỡ 15 hàm liên hiệp 39 hàm Young 39 hấp thụ hệ số Fourier 112 hệ trực chuẩn đầy đủ 112 hệ trực giao/trực chuẩn 105 hình chiếu trực giao 109 hoàn toàn liên tục 135 hội tụ đơn 45 45 hội tụ điểm hội tụ tuyệt đối 22 hội tụ yếu hữu hạn chiều không gian Banach không gian toán tử tuyến tính liên tục không gian bất biến không gian riêng không gian Hilbert không gian liên hiệp/đối ngẫu không gian tiền Hilbert/unita lồi nguyên lý ánh xạ mở nửa chuẩn Parseval (đẳng thức) phần bù trực giao phản xạ phép đẳng cấu phiếm hàm Minkowski phổ phương trình tích phân sơ chuẩn song trực giao tập giải tích vô hướng tô pô *-yếu tô pô yếu toán tử chiếu toán tử compact toán tử đóng toán tử dương toán tử giải toán tử liên hiệp/phó toán tử tuyến tính toán tử tuyến tính bị chặn tổng trực tiếp trực giao trực giao hóa Schmidth tự liên hiệp 90 51 20 45 141 141 96 69 97 59 14 113 109 80 117 15 140 152 14 88 141 96 93 90 129 135 62 131 141 82 11 42 10 104 106 125 matheducare.com . ĐẠI HỌC HUẾ Trường Đại học Sư phạm NGUYỄN HOÀNG GIÁO TRÌNH GIẢI TÍCH HÀM (Dành cho Học viên Cao học các chuyên ngành Toán)