Asosiy qism.
Chiziqli operatorning ta’rifi.
Biz asosan chiziqli operatolarni qaraymiz. Chiziqli operatorlarning aniqlanish sohasi va qiymatlar to’plami chiziqli normalangan fazolarning qism fazolari bo’ladi.
Berilgan bo’lsin X va Y vektorlar fazosi. Agar X fazodan olingan har bir
x elementga Y fazoning faqat bitta y elementini mos keluvchi
akslantirish operator deyiladi.
Ax y
(x X ,
y Y )
Umuman A operator X fazoning hamma yerida aniqlangan bo’lmasligi
mumkin. Bu holda Ax mavjud va
Ax Y
bo’lgan barcha
x X
lar to’plami A
operatorni aniqlanish sohasi deyiladi va D( A) bilan beligilanadi, ya‟ni:
D( A) { x X : Ax Y}.
Agar ixtiyoriy
x1, x2 D( A) X
elementlar va ixtiyoriy kompleks son
uchun quyidagi tengliklar bajarilsa:
1. A( x1 x2 ) Ax1 Ax2
2. A( ax) aA( x)
A ga chiziqli operator deyiladi.
Chiziqli operatorlar uchun misollar.
Faraz qilaylik
E E1
topologik soha. Operator A bu sohada x ni barcha
qiymatlar
x E
uchun quyidagi formula bilan berilgan bo’lsin:
AX X
Sohani har bir element o’zini o’ziga aks ettiruvchi chiziqli operatorga chiqish yoki birlik operator deyiladi.
Differensiallanuvchi funksiyalar sohasini
D a, b deb olsak, differensiallanuvchi
operator
D a, b sohada quyidagi formula bilan beriladi:
bu yerda
f (x) Da,b,
Df (x)
f (x) Ca,b.
f (x) .
Bu yerda D operator faqat differensiallanuvchi uzluksiz hosilaga ega
bo’lgan funksiyalar to’plami
Ca,b
sohadan olinadi. Bu operatorni chiziqli
ekanligi uzluksiz hosilaga ega ekanligidan ko’rinib turibdi.
funksiyani o’zgarmas
a ( a consta)
intilish.
Af (x)
A - operator ekanligini tekshirib ko’raylik:
f (x a)
A( f
g) ( f
g)( x a)
f ( x a) g( x a) A( f ) A( g)
funksiyalarni yig’indisi additiv haqidagi aksiomaga asosan quyidagi bajariladi.
2) A kf x kf x a kA f x
Bir jinsli aksiomasi ekanligi ko’rinadi. Bundan A operatorning chiziqli operator
ekanligi kelib chiqadi.
Faraz qilaylik
E E1
C0,1 0,1
oraliqdagi uzluksiz funksiyalar sohasi va
uni aksi
A : E E1 da quyidagi formula yordamida berilgan.
1
Af f (x)dx
0
Yuqori chegarasi o’zgaruvchi bo’lgani uchun bu funksiya uzluksiz funksiya bo’lib, differensiallanuvchi funksiya bo’ladi. Demak, aniq integral chiziqli funksiya. Bu akslantirish chiziqli operator deyiladi.
2. Chiziqli operator va uning matritsasi
Chekli chiziqli X fazoda
A chiziqli operator berilgan bo’lsin, dim X n .
Faraz qilaylik X fazoda
l1 , l2 ,, ln
bazis vektorlar.
Bularga asoslanib, quyidagilarni belgilab olaylik:
Al1 a11,a21,a31,,an1
Al2 a12a22a32 ,, an2
………………………..
Aln a1n , a2n , a3n ,, ann
bu yerda
Al1 , Al2 ,, Aln
lar
l1 ,l2 ,,ln
vektorlarning obrazlari.
Chiziqli operatorning l1 ,l2 ,,ln
bazisdagi matritsasi quyidagicha bo’ladi
a11 a12 a1 n
A a21 a22 a2n .
an1 an 2 ann
Bu matrsaning ustunlari
Al1 , Al2 ,, Aln obrazlarning koordinatalari hisoblanadi
va bunga berilgan bazisdagi chiziqli operatorning matritsasi deyiladi.
Shuni ham aytish kerakki n o’lchovli fazoda berilgan har bir chiziqli
operator uchun yagona n -chi tartibli kvadratik matritsa to’g’ri keladi yoki n chi
tartibli kvadratik matritsa uchun n – o’lchovli fazodagi chiziqli operatorni to’g’ri kelishi isbotlangan.
Shu bilan quyidagi tenglikni yozish mumkin.
Y1
a a a
X1
11
12
1n
Y AX ; Y Y2 a a a
X 2
21 22
2n
an1an 2 ann
Yn Xn
Bu tenglik bir tomondan obrazni koordinatalari bilan proobrazni koordinatalari bilan bog’laydi va operatorni A matritsaga ta‟sirini ko’rsatadi.
Bazisni o’zgarishi bilan chiziqli fazo matritsa operatorini ham o’zgartiradi.
2
1
Faraz qilaylik, X fazoda l l ,l
,,l
bazisdan l' l ' ,l' ,,l ' bazisga o’tsin. l
n
1
2
n
bazisdagi
Al matritsa A operatori
l ' bazisdagi
A ' matritsa operatori o’zaro
l
bog’lanish formulasi quyidagicha bo’ladi
A P1 A P ,
l' l l ' l l '
A P
A P1
'
l l '
bu yerda
P '
1
, P
l l '
l bazisdan
l' bazisiga o’tish matrsasi yoki teskarisicha.
Misol 1. Operator matritsasi yangi bazisda.
X n chiziqli fazoda harakatdagi A operator o’zini matritsasi bilan berilgan.
1
A 0
2 3 4
3 2 0
4 5 11 0
5 4
3 2
Vektor obrazini koordinatalarini topamiz
1
1
X
2
2
X 4 chiziqli fazoga yangi bazisni kiritamiz
1
1
1
1
l ' 0 l ' 1 l ' 1 l ' 1
1 0 2 0 3 1 4 1
0 0 0
1
X vektorning koordinatalarini topamiz, obrazini koordinatlari Y AX
matritsasi yangi bazisdan topiladi.
3. Chiziqli operatorni obrazlari va yadrosi
va operator
Bizga berilgan bo’lsin n o’lchovli chekli X fazoda harakatda bo’lgan
chiziqli operator.
Im A chiziqli operatorni obrazi ham chiziqli fazo ekanligi isboti
bor. Shunga asosan chiziqli operator obrazini o’lchoviga operatorni rangi deyiladi
va quyidagicha belgilanadi.
9
R A K dim Im A.
Chiziqli operatorning yadrosi deb, n o’lchovli X vektorlar fazosidagi nolli elementlar to’plami obraz deyiladi. Operatorning yadrosini quyidagicha belgilasak Kek ( A) :
Kek ( A) { x X : A( x) 0}.
Chiziqli operatorning yadrosi chiziqli fazo bo’lib, yadro o’lchoviga chiziqli operatorning defekti deyiladi va quyidagicha belgilanadi
Def ( A) : d Def ( A) dim( Kek ( A))
n -o’lchovli X chiziqli fazoda harakatda bo’lgan chiziqli operator uchun quyidagilar o’rinlidir:
Operatorni rangi va defekti yig’indisi operator harakatda bo’lgan fazo o’lchoviga teng:
Def (A) Rg (A) n
bo’lib operatorni rangi uni matritsasini rangiga teng. Operatorni yadrosi esa A matritsaga ega jinsli tenglamalar sistemasi yechimiga to’g’ri keladi. Sistema yechimlar sohasini o’lchovi esa operator defektiga teng bo’lib sistemani fundamental yechimlari operator yadrosini bazisini tashkil qiladi;
Operator matritsasini minorini ustunlari operator obrazidagi bazisini tashkil qiladi.
Yuqoridagilarga asoslanib A matritsasi bilan berilgan chiziqni operator obrazi va yadrosini strukturasini berish mumkin. Buning uchun chiziqli tenglamalarning umumiy qoidalaridan va matritsalarni almashtirish formulalaridan foydalanamiz.
Misol 2. Chiziqli operatorini obrazi va yadrosi berilgan.
X 4 chiziqli fazoda harakatdagi chiziqli operator obrazi va yadrosini strukturasini izohlang, ya‟ni uni o’lchovini aniqlang va bazisni tuzing.
Yechish
A - operator quyidagi matritsasi bilan berilgan.
1 1
1
A 1 1
1
2 2
1
1 1
1 2
2 2
2 3
1
1 va
X Y 1
2
2
0
0
vektorlarni operatorni yadrosiga tegishli ekanligini,
4
5 va
1
2
esa uni obraziga tegishli ekanligini
u
v ,
0
0
3
4
tekshiramiz.
|