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Un elemento en un C $^{*}$ -Un álgebra que es casi una proyección está cerca de ser una proyección

Sea $A$ sea un C $^{*}$ -y que $\epsilon>0$ se dará. Intento resolver el siguiente problema (Ejercicio 2.7. del pequeño libro azul de Rordam):

Demuestre que existe un $\delta>0$ con la siguiente propiedad: Si $a\in A$ et $\|a-a^{*}\|\leq\delta$ et $\|a-a^{2}\|\leq \delta$ entonces existe una proyección $p$ tal que $\|a-p\|\leq \epsilon$ .

Siguiendo la pista, suponemos que $\epsilon <1/2$ y establece $b=\frac{a+a^{*}}{2}$ . Entonces, no es difícil ver que $\sigma(b)\subset[-\epsilon,\epsilon]\cup[1-\epsilon,1+\epsilon]$ siempre que $\|b-b^{2}\|\leq\epsilon-\epsilon^{2}$ . La pista sugiere poner $p:= f(b)$ para alguna función continua $f$ . Puesto que suponemos $\epsilon<1/2$ , $\sigma(b)$ está desconectado, así que estaba pensando en hacer $f$ idénticamente $0$ en $[-\epsilon,\epsilon]$ e idénticamente $1$ en $[1-\epsilon,1+\epsilon]$ o viceversa. Entonces, por el Teorema del Mapeo Espectral, $p$ sería una proyección. Sin embargo, no estoy seguro de cómo concluir que $\|a-p\|\leq \epsilon$ o si ésta es siquiera la elección correcta de $p$ .

Además, es de suponer que el hecho de que $\|b-b^{2}\|\leq\epsilon-\epsilon^{2}$ que utilizamos se deduce de nuestra elección de $\delta$ y la definición de $b$ . Sin embargo, al probar esto, se me ocurrió una $\delta$ en términos de $a$ pero la forma en que se formula la pregunta sugiere que el mismo $\delta$ debe valer para todos $a$ satisfaciendo $\|a-a^{*}\|,\|a-a^{2}\|\leq\delta$ . ¿Es posible elegir el $\delta$ independiente de $a$ ?

¡Muchas gracias!

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La desigualdad $\|a-p\|<\epsilon$ es simplemente $|x-f(x)|<\epsilon$ en $\sigma(b)$ es decir, $\|\text{id}-f\|<\epsilon$ .

En cuanto a la estimación: Supongo que lo que hiciste es que si $\|a-a^*\|\leq\delta$ et $\|a-a^2\|\leq \delta$ entonces \begin{align} \|b-b^2\|&=\left\|\frac{a+a^*}2-\left(\frac{a+a^*}2\right)^2\right\|\\ \ \\ &=\frac14\left\|{a-a^2}+\left({a-a^2} \right)^*+(a-aa^*)+(a^*-a^*a) \right\|\\ \ \\ &=\frac14\left\|{a-a^2}+\left({a-a^2} \right)^*+(a-a^2)+a(a-a^*)+(a-a^2)^*+a^*(a^*-a) \right\|\\ \ \\ &\leq \|a-a^2\|+\frac12\,\|a\|\,\|a-a^*\|\leq \delta\,\left(1+\frac{\|a\|}2\right). \end{align} Ahora bien, puesto que $b=b^*$ por los cálculos que ya has hecho, $$\|b\|\leq\frac12+\sqrt{\frac14+\delta\,\left(1+\frac{\|a\|}2\right)}.$$ En $b$ es la parte real de $a$ y $$\|\text{Im}(a)\|=\frac12\,\|a-a^*\|\leq\delta,$$ tenemos $$ \|a\|\leq\|b\|+\frac\delta2\leq\frac{\delta+1}2+\sqrt{\frac14+\delta\,\left(1+\frac{\|a\|}2\right)}. $$ Podemos reescribirlo como $$ \|a\|^2-\left(\frac\delta2+1\right)\|a\|-\frac14-\delta+\left(\frac{\delta+1}2\right)^2\leq0. $$ Luego, analizando la cuadrática (es decir, confiando en Wolfram Alpha), $$ \|a\|\leq\frac14\,\left(2+3\delta+\sqrt{4+20\delta+5\delta^2}\right). $$

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