閉作用素

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数学の、特に関数解析学の分野における閉作用素(へいさようそ、英語: closed operator)は、バナッハ空間上の線形作用素のある重要な類である。有界作用素よりも一般的であるため、必ずしも連続ではないが、スペクトルや(いくつかの仮定の下で)作用素の関数を定義出来るという十分に良い性質を備えている。導関数微分作用素の広い類など、多くの重要な線形作用素で有界でないようなものが、閉作用素であるということが分かっている。

を二つのバナッハ空間とする。線形作用素

であるとは、 に収束するような 内の任意の )であるようなものに対して、 および が成立することを言う。あるいは、 が閉であるとは、そのグラフ直和 においてであることを言う。

必ずしも閉でない、与えられたある線形作用素 に対し、もしその 内のグラフの閉包がある作用素のグラフとなるのであれば、そのような作用素は 閉包と呼ばれ、可閉(closable)と呼ばれる。 の閉包は と表記される。作用素 が閉包 への制限であることは、すぐに分かる。

可閉作用素 (core)とは、部分集合 で、 への制限の閉包が であるようなもののことを言う。

次の性質が簡単に確かめられる:

  • 全空間 上で定義される閉線形作用素は、有界である。これは閉グラフ定理と呼ばれる;
  • もし が閉であるなら、 も閉である。ここで はスカラーであり、恒等作用素を表す;
  • もし が閉であるなら、その(あるいは零空間)は の閉部分空間である;
  • もし が閉かつ単射であるなら、その も閉である;
  • 作用素 に閉包が存在するための必要十分条件は、 内の任意の列のペア および で、両方とも に収束し、 および の両方とも収束するようなものに対して、 が成立することである。

関連項目

参考文献

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