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Semigrupos fuertemente continuos que no pueden ser contracciones

Sea $X$ sea un espacio de Banach, y $(P_t)_{t \ge 0}$ un semigrupo fuertemente continuo de operadores acotados sobre $X$ . Utilizando el principio de acotación uniforme, es sencillo demostrar que existen constantes $M, \omega$ tal que $$\|P_t\| \le M e^{\omega t} \quad (*)$$ para todos $t$ . Además, si $M=1$ se puede obtener un semigrupo de contracción estudiando $e^{-\omega t} P_t$ y me cuesta pensar en un ejemplo en el que no sea así.

¿Cuál es un ejemplo sencillo de semigrupo $P_t$ para los que (*) no puede cumplirse con $M=1$ ?

Si es posible, me gustaría ver un ejemplo en el que $X$ es un espacio de Hilbert separable.

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Embarassed Guy Puntos 45

Hay muchos ejemplos construidos con desplazamientos ponderados. El siguiente es un ejemplo de espacio de Hilbert.

Consideremos el espacio de Hilbert $L^2\big((0,1),\mu\big)$ donde $\mu$ denota la medida definida por $$\mu(A):=2\lambda(A\cap(0,\tfrac12))+\lambda(A\cap(\tfrac12,1)).$$ para todos los conjuntos medibles de Lebesgue A. Aquí $\lambda$ es la medida de Lebesgue. Además, sea $T(t)$ sea el semigrupo nilpotente de desplazamiento a la izquierda. Evidentemente, $T$ satisface la propiedad de semigrupo y, puesto que la norma $\|\cdot\|_{\mu}$ es equivalente a la norma $\|\cdot\|_{\lambda}$ , $T$ es fuertemente continua.

Claramente, $\|T(t)\|\leq 2$ .

Además, vemos que $T(t) = 0$ para todos $t>1$ .

Por último, consideremos la función $$f_t = \frac{1}{\sqrt{t}}\chi_{(\frac12,\frac12+t)}$$ para $t\in(0,\tfrac12)$ . Claramente, $\|f_t\|_{\mu} = 1$ y $$\|T(t)f_t\|_{\mu} = 2.$$

AÑADIDO:

Teóricamente, siempre puede introducir una norma equivalente en su espacio que convierta su semigrupo en un semigrupo de contracción, véase Lema II.3.10 en

Engel, Klaus-Jochen; Nagel, Rainer , Semigrupos de un parámetro para ecuaciones de evolución lineal Textos de posgrado en matemáticas. 194. Berlín: Springer. xxi, 586 p. (2000). ZBL0952.47036 .

Sin embargo, en la mayoría de los casos la construcción es muy poco constructiva y sólo puede utilizarse con fines teóricos.

Es más importante que hay ejemplos en los espacios de Hilbert donde es imposible encontrar un equivalente Espacio de Hilbert (es decir, el semigrupo no es similar a un semigrupo de contracción), véase

Packel, E. W. , Un análogo semigrupo del contraejemplo de Foguel Proc. Am. Math. Soc. 21, 240-244 (1969). ZBL0175.13802 .

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