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Operadores acotados con rango prescrito - parte II

Esta es una continuación de la pregunta de abajo, en una más caso en particular.

Limitada a los operadores de rango prescrito

Si $X$ es una de Banach separable espacio y $Y$ es un cerrado, de infinitas dimensiones subespacio de $X$, se puede encontrar siempre un operador acotado $T$$X$$\rm{Range}(T)=Y$?

Aún más débil de la versión: se Puede siempre encontrar un operador acotado $T$ con infinito rango dimensional tal que $\rm{Range}(T)\subseteq Y$?

La última pregunta se siente mucho más débil y sospecho que es cierto. Intuitivamente, sería extraño si se tiene un 'pedazo' de Banach que el espacio no es "visitado" por cualquier operador acotado (definida en todo el espacio).

4voto

Philip Brooker Puntos 1376

La respuesta es no en general. Recordar que si $T:X\longrightarrow Y$ es un surjective operador, a continuación, $X/{\rm ker}(T)$ es isomorfo a $Y$. La pregunta por lo tanto puede ser equivalentemente, dijo: Vamos a $X$ ser una de Banach separables y $Y$ un subespacio de $X$. ¿Existe un subespacio $Z\subseteq X$ tal que $X/Z$ es isomorfo a $Y$?

La respuesta es por supuesto que sí , si $X$ es isomorfo a $\ell_2$. También es si $X$ contiene un complementado subespacio isomorfo a $\ell_1$, debido a $\ell_1$ es surjectively universal para la clase de espacios de Banach separable (es decir, $\ell_1$ admite un surjective operador en cualquier separable espacio de Banach, y, en particular, en cualquiera de sus subespacios).

Para un contraejemplo, veamos el fenómeno opuesto a la surjective universalidad de la propiedad disfrutado por $\ell_1$; más precisamente, vamos a considerar un espacio que es injectively universal para la clase de espacios de Banach separables: cada Banach separable espacio (isométrico) isomorfo a un subespacio de $C([0,1])$ (la de Banach-Mazur teorema). Por lo tanto, si el OP pregunta tiene una respuesta afirmativa, tendría que ser el caso que cada separable espacio de Banach es isomorfo a un cociente de $C([0,1])$; esto es falso.

No reflexiva contraejemplos: Vamos a $Y$ ser un nonreflexive subespacio de $C([0,1])$ tal que $c_0$ no es isomorfo a un subespacio de $Y$ (por ejemplo, $\ell_1$, el de James espacio, y muchos otros). Entonces no hay surjective operador de $C([0,1])$ a $Y$. De hecho, un clásico resultado de Pelczynski (ver, por ejemplo, p.119 del libro de Temas en el espacio de Banach de la teoría por Albiac y Kalton) nos dice que no débilmente compacto operadores de $C(K)$ espacios fijar una copia de $c_0$, y el reclamado contraejemplo de la siguiente manera desde un surjective operador en un no-reflexiva espacio no es débilmente compacto.

Reflexiva contraejemplos: Cada reflexiva cociente de una $C(K)$ espacio es super-reflexivo; este teorema se debe a H. P. Rosenthal, que demostró que una reflexiva cociente de una $C(K)$ espacio es isomorfo a un cociente de $L_q(\mu)$ para una cierta probabilidad de medida $\mu$ $2\leq q<\infty$ (Corolario 11 de En los subespacios de $L_p$, Ann. De matemáticas. 97 (1973), p.344-373) (Comentario: es cierto, más en general, que cada reflexiva cociente (en el espacio de Banach sentido) de una $C^\ast$-álgebra es super-reflexivo; esto es debido a Jarchow, Sobre débilmente compacto de los operadores en $C^\ast$-álgebras, Matemáticas. Ann. 273 (1986), pág.341-343). Así que, tome $Y$ a cualquier reflexiva subespacio de $C([0,1])$ que no es super-reflexivo. Entonces no hay surjective operador en $Y$. Por ejemplo, tome $Y$ a ser un subespacio de $C([0,1])$ isomorfo a $(\bigoplus_{n=1}^\infty\ell_q^n)_{\ell_p}$ donde$1<p<\infty$$q\in\{ 1,\infty\}$.

Más reflexiva contraejemplos: vamos a $1\leq p<\infty$. A continuación, $\ell_p$ es isomorfo a un cociente de $C([0,1])$ si y sólo si $p\geq2$. Por lo tanto, cualquier subespacio $Y$ $C([0,1])$ tal que $Y$ es isomorfo a $\ell_p$, para algunas de las $1<p<2$, no es un cociente de $C([0,1])$. (El hecho de que cada operador de $C(K)$ $\ell_p$es compacto cuando $1\leq p<\infty$ es el Ejercicio 6.10 en el mencionado libro de Albiac y Kalton. Desde $C([0,1])^{\ast\ast}$ es isomorfo a un espacio de $L_\infty(\mu)$ para una medida adecuada $\mu$, y desde $\ell_p$ es reflexiva para $1<p<2$, para el caso de $1<p<2$ es suficiente para mostrar que cada operador de un $L_\infty(\mu)$ espacio $\ell_p$ es compacto cuando $1<p<2$; para algunos, el debate de este punto, ver Comentario 2 en p.211 de H. P. Rosenthal, En cuasi-complementa los subespacios de espacios de Banach, con un apéndice sobre la compacidad de los operadores de $L^p(\mu)$ $L_r(\nu)$, J. Func.. Anal. 4 (1969), pág. 176-214).

2voto

tooshel Puntos 475

Sólo puedo responder a la más débil de la versión de la pregunta. El uso de Hahn–Banach uno puede "inductivamente" la construcción de secuencias de $(y_n)_{n=1}^\infty$ $Y$ $(\phi_n)_{n=1}^\infty$ $X^*$ tal que $\phi_n(y_n)=1$ $\phi_n(y_m)=0$ si $m<n$. Deje $T_n:X\to X$ ser el rango de un operador definido por $T_n(x)=\phi_n(x)y_n$. Deje $T=\sum_{n=1}^\infty a_nT_n$, $0\neq a_n\in\mathbb C$ lo suficientemente pequeño como para hacer la suma convergentes, por ejemplo,$a_n=\dfrac{1}{\|T_n\|2^n}$. Entonces el rango de la central nuclear de operador $T$ está contenido en $Y$ (debido a $Y$ es cerrado) y contiene el infinito dimensional lapso de $\{y_n\}_{n=1}^\infty$ (es sencillo demostrar por inducción que $y_n\in T(X)$ por cada $n$, en el hecho de $y_n\in T(\mathrm{span}\{y_1,\ldots,y_n\})$.

1voto

Ralph Shillington Puntos 156

Argyros y Haydon construido un separable espacio de Banach $X$ de manera tal que cada delimitada lineal operador $T\colon X\to X$ es de la forma $T=cI_X + K$ donde $K$ es compacto.

Deje $Y$ ser un infinito-dimensional subespacio de $X$ que tiene una infinidad de codimension. A continuación, $Y$ no está al alcance de cualquier operador en $X$. De hecho, si $T\colon X\to X$ fueron a un operador con ${\rm im}\,T=Y$, $T$ no es un operador de Fredholm por la propia definición de un operador de Fredholm. Para cada una de las $c\neq 0$ $K$ compacto $cI_X + K$ es un operador de Fredholm de índice 0. Por lo tanto $T$ debe ser compacto, pero la bola de $Y$ no puede ser contenida en el rango de $T$ ya que no es compacto.

Este ejemplo nos dice que existen espacios cuya única finito de codimensional y finito-dimensional subespacios son operador de rangos.

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