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Ejemplo de operador con espectro igual a$\mathbb{C}$?

En mi curso de Análisis funcional, probamos que para un operador (posiblemente sin límites)$T$ que está densamente definido, cerrado y simétrico, ocurre exactamente uno de los siguientes cuatro:

  1. $\sigma(T) = \mathbb C$;
  2. $\sigma(T) = \{\lambda \in \mathbb C \mid \Im \lambda \geq 0\}$;
  3. $\sigma(T) = \{\lambda \in \mathbb C \mid \Im \lambda \leq 0\}$;
  4. $\sigma(T) \subset \mathbb R$.

Ahora, 4 es fácil; esto es cierto para los operadores autoadjuntos. Estoy teniendo dificultades para dar con un ejemplo para la opción 1; ¿Pueden ayudarme chicos?

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Deje $T=\frac{1}{i}\frac{d}{dt}$ definido en el dominio $\mathcal{D}(T)$ que consta de todas las funciones absolutamente continuas $f \in L^2[0,1]$ para que $f(0)=0=f(1)$. Más precisamente, $f \in \mathcal{D}(T)\subset L^2[0,1]$ es una clase de equivalencia de funciones de la misma.e. con un elemento $\tilde{f}$ de la clase de equivalencia que es absolutamente continua en $[0,1]$ con $\tilde{f}'\in L^2[0,1]$. A continuación, $T$ es cerrado y densamente definido. No es difícil comprobar que $T$ es simétrica: $$ (Tf,g)-(f,Tg) = \frac{1}{i}\int_{0}^{1}f'\overline{g}+f\overline{g}'dt=\left.\frac{1}{i}f\overline{g}\right|_{0}^{1} = 0. $$ El resolvent ecuación es $(T-\lambda I)f=g$, lo que significa que $$ f'-i\lambda f=ig,\;\;\; f(0)=0=f(1). $$ El uso de un factor de integración $e^{-i\lambda t}$ y el hecho de que $f(0)=0$ debe mantener, se puede ver que es necesario: $$ \frac{d}{dt}(fe^{-i\lambda t})=e^{-i\lambda t}ig \\ f(x)e^{-i\lambda x} = \int_{0}^{x}e^{-i\lambda t}ig(t)dt $$ Sin embargo, esta es una solución real iff $$ \int_{0}^{1}e^{-i\lambda t}g(t)dt = 0. $$ Así que no hay $\lambda\in\mathbb{C}$ para que una solución de la resolvent ecuaciones se pueden encontrar para todos los $g$. Por lo tanto,$\sigma(T)=\mathbb{C}$.

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