胡春梅
(麗江師范高等專科學(xué)校 數(shù)計系,云南 麗江 674100)
Banach空間有界線性算子加權(quán)群逆的存在條件與擾動分析
胡春梅
(麗江師范高等專科學(xué)校 數(shù)計系,云南 麗江 674100)
算子; 加權(quán)群逆; 充要條件; 擾動
由于目前關(guān)于加權(quán)群逆所取得的結(jié)果主要是建立在有限維矩陣空間中,本文將在無限維的Banach空間中研究算子加權(quán)群逆.
下面給出本文采用的記號與術(shù)語.設(shè)X和Y為任意可分的Banach空間,L(X,Y)是從X到Y(jié)的有界線性算子的全體,特別地,L(X)=L(X,X).對任意算子A∈L(X,Y),記R(A)、N(A)和‖A‖分別為A的值域、零空間和范數(shù),若存在B∈L(Y,X),使得ABA=A,則B稱為A的1-逆,A稱為正則算子,通常記B=A(1).
定義 1.1[1]設(shè)A∈L(X,Y),W∈L(Y,X),稱滿足下列方程組的算子X∈L(X,Y)
AWXWA=A,XWAWX=X,AWX=XWA,
引理 2.1[1]設(shè)A∈L(X,Y),U∈L(Y),V∈L(X),則有:
(i) AA(1)L(X,Y)=AL(X),L(X,Y)A(1)A=L(Y)A;
(ii) AL(Y,X)=AA(1)L(Y),L(Y,X)A=L(X)A(1)A;
(iii) 若L(Y)U=L(Y),VL(X)=L(X),則L(Y,X)U=L(Y,X),VL(Y,X)=L(Y,X).
U=AWAA(1)+IY-AA(1),
(1)
引理 2.2 令A(yù)∈L(X,Y),則下列條件等價:
(i) UL(Y)=L(Y);
(ii) AWAL(Y,X)=AL(Y,X);
(iii) VL(X)=L(X).
證明 (i)?(ii) 由引理2.1及UL(Y)=L(Y),則有
AWAL(Y,X)=AA(1)AWAA(1)L(Y)=
(ii)?(i) 由于AWAL(Y,X)=AL(Y,X),且A(1)∈L(Y,X),因此存在X∈L(Y,X)使得
AWAX=AA(1).
(2)
記M=AXAA(1)+IY-AA(1),則有
AWAXAA(1)+IY-AA(1)=IY.
所以(i)成立.
(ii)?(iii) 記N=A(1)AXA+IX-A(1)A,X滿足方程(2),則有
A(1)AWAXA+IX-A(1)A=IX.
所以(iii)成立.
(iii)?(ii) 由引理2.1的(iii)可得VL(Y,X)=L(Y,X),則有
AWAL(Y,X)=AA(1)AWAL(Y,X)=
AVL(Y,X)=AL(Y,X).
對偶地可得以下引理.
引理 2.3 令A(yù)∈L(X,Y),則下列條件等價:
(i) L(Y)U=L(Y);
(ii) L(Y,X)AWA=L(Y,X)A;
(iii) L(X)V=L(X).
定理 2.1 令A(yù)∈L(X,Y),則下列條件等價:
(ii)U可逆;
(iii)V可逆;
(iv) 算子方程AWAX=AA(1)和YAWA=A(1)A有解,而且
(3)
(4)
(5)
其中,X和Y分別是方程AWAX=AA(1)和YAWA=A(1)A的解.
證明 顯然U和V可逆當(dāng)且僅當(dāng)UL(Y)=L(Y),L(Y)U=L(Y)和VL(X)=L(X),L(X)V=L(X)分別成立;算子方程AWAX=AA(1)和YAWA=A(1)A有解當(dāng)且僅當(dāng)AWAL(Y,X)=AL(Y,X)和L(Y,X)AWA=L(Y,X)A成立.由引理2.2和引理2.3,(ii)、(iii)和(iv)是等價的,且
AYAA(1)+IY-AA(1),
A(1)AYA+IX-A(1)A,
其中,X和Y分別是算子方程AWAX=AA(1)和YAWA=A(1)A的解.
因此,只需證明(i)和(ii)等價.
所以,AWAL(Y,X)=AL(Y,X),L(Y,X)AWA=L(Y,X)A.由引理2.2和引理2.3,U可逆.
(ii)?(i) 若U可逆,由UA=AWA,則有
A=U-1AWA.
必存在X使得AWAX=AA(1)且
U-1A=U-1AA(1)A=U-1AWAXA=AXA,
則有
AWU-2AWA=AWU-1A=AWAXA=A,
U-2AWAWU-2A=U-2AWAWU-1AXA=
U-2AWAWAXAXA=U-2AWAA(1)AXA=U-2A.
U-2AWA=U-1A=AXA=AWAXAXA=
AWU-1AXA=AWU-2A,
令
S=AWAWAA(1)+IY-AA(1),
T=A(1)AWAWA+IX-A(1)A.
(6)
對照引理2.2和引理2.3,有以下引理.
引理 2.4 令A(yù)∈L(X,Y),則下列條件等價:
(i)SL(Y)=L(Y);
(ii)AWAWAL(Y,X)=AL(Y,X);
(iii)TL(X)=L(X).
引理 2.5 令A(yù)∈L(X,Y),則下列條件等價:
(i) L(Y)S=L(Y);
(ii) L(Y,X)AWAWA=L(Y,X)A;
(iii) L(X)T=L(X),
則對照定理2.1,可直接得到以下定理.
定理 2.2 令A(yù)∈L(X,Y),則下列條件等價:
(ii)S可逆;
(iii)T可逆;
(iv) 算子方程AWAWAX=AA(1)和YAWAWA=A(1)A有解,且
AYAA(1)+IY-AA(1),
A(1)AYA+IX-A(1)A,
其中,X和Y分解是算子方程AWAX=AA(1)和YAWA=A(1)A的解.
引理 3.1[7]令A(yù)∈L(X,Y),W∈L(Y,X),則下列條件等價:
(ii) (AW)#和(WA)#存在,且R(AW)=R(A),N(WA)=N(A);
(iii)R(WA)⊕N(A)=X,N(AW)⊕R(A)=Y.
引理 3.2[9]令A(yù)∈L(X),L和M是X的閉子空間,且有X=L⊕M,PL,M為沿M到L的投影算子,則有:
(i)PL,MA=A?R(A)?L;
(ii)APL,M=A?N(A)?M.
引理 3.3[9]令B∈L(X).若‖B‖<1,則算子I±B均可逆,且
則有
則有
再由引理3.2,則有
即
同理
則有
(ii) 由(i)有
且
(iii) 由(i)和(ii)有
從而
例 4.1 令
由計算可得
則有:
U=AWAA(1)+I3-AA(1)=
V=A(1)AWA+I4-A(1)A=
S=AWAWA(1)+I3-AA(1)=
T=A(1)AWAWA+I4-A(1)A=
而且
例 4.2 令
顯然
B=A+E=
且R(A)=R(B),N(A)=N(B).
利用行初等變換將
轉(zhuǎn)化為
和右邊矩陣交換最后的零行,則有
利用行初等變換有
再由計算得
同理
即得定理3.1.
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2010 MSC:15A09; 65F10
(編輯 李德華)
Existence Conditions and Perturbation Analysis for the Weighted Group Inverse of Linear Operators on Banach Space
HU Chunmei
(DepartmentofMathmaticsandComputerScience,LijiangTeachersCollege,Lijiang674100,Yunnan)
operator; weighted group inverse; necessary and sufficient conditions; perturbation
2016-03-29
云南省科技廳青年計劃項目(2013FD060)
胡春梅(1984—),女,講師,主要從事廣義逆理論及應(yīng)用的研究,E-mail:chunmeihu2008@163.com
O151
A
1001-8395(2017)02-0199-06
10.3969/j.issn.1001-8395.2017.02.010