Banach空间中闭线性算子广义逆的扰动定理

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众所周知,Hilbert空间中有界线性算子的Moore-Penrose逆和Banach空间中有界线性算子广义逆的扰动分析在优化,统计,编程和网络等不同领域的实际应用中是非常重要的.我们知道,T+(I+δTT+)-1可能是扰动算子广义逆的最简表达形式.在有界算子情形下,已经得到了许多使Moore-Penrose逆和广义逆具有最简表达式的等价条件.但在实际应用(如数学物理、量子力学和偏微分方程)中会涉及到大量的无界算子,而且这些无界算子中有许多却具有有界逆或有界广义逆的.为了解决许多实际问题,我们需要将有界算子情形的广义逆扰动结果推广至无界算子情形.通常,我们会考虑一类重要的无界算子,即稠定闭线性算子.值得指出的是微分算子或偏微分算子都是稠定闭线性算子.本文中,我们主要讨论扰动问题:设X和Y为Banach空间,设T为从X到Y的稠定闭线性算子,且存在有界广义逆T+.小扰动δT在什么情形下可以保证广义逆(T+δT)+存在?进一步,其广义逆在什么条件下具有最简表达式T+(I+δTT+)-1?在稳定扰动或扰动保核的情形下,相应的扰动问题在a‖T+‖+b‖TT+‖<1时已经被广泛研究.值得注意的是,若假设a‖T+‖+b‖TT+‖<1,则||δTT+||<1,从而算子I+δTT+的可逆性和逆算子(I+δTT+)-1的有界性就可以由著名的Banach引理直接得出.自然地,我们会问上述扰动条件是否可以减弱.由文[6,11,42]中的思想方法,我们在较弱的扰动条件下讨论了上述扰动问题.同时利用这一结果,我们也讨论了Hilbert空间中闭线性算子的Moore-Penrose逆的扰动表示问题.最后,为了说明本文的主要结果,我们还给出了闭算子广义逆和闭EP算子Moore-Penrose逆的一些例子.本文的主要结果改进和推广了文[7-8,11-12,19,23,26,35,38,39,42]的主要结果.定理设X,Y为Banach空间,T∈C(X,Y)存在广义逆T+∈B(Y,X),δT∈L(X,Y)关于T相对有界且相对界b<1,若δTT+满足‖δTT+y‖≤λ1‖y‖+λ2‖(I+δTT+)y‖,(?)y∈Y,其中λ1,λ2∈[0,1),则下列命题等价:(1)B=T+(I+δTT+)-1=(I+T+δT)-1T+:Y→X为T=T+δT的广义逆;(2)R(T)∩N(T+)={0};(3)Y=R(T)(?)(T+);(4)X=N(T)(?)(T+);(5)X=N(T)+R(T+);(6)(I+δTT+)-1R(T)=R(T);(7)(I+δTT+)-1TN(T)∈R(T);(8)(I+T+δT)-1N(T)=N(T).此时,R(T)是闭的,且‖B一T+‖≤‖T+‖·‖(I+δTT+)-1‖·‖δTT+‖.定理设X,Y为Hilbert空间,T∈C(X,Y)存在有界广义逆T+,δT关于T相对有界且相对界b<1,若δTT+满足‖δTT+y‖≤λ1‖y‖+λ2‖(I+δTT+)y‖,(?)y∈Y,其中λ1,λ2∈[0,1),若R(T)∩N(T+)={0},则T=T+δT具有M oore-Penrose逆T+,且T+={I-[(T+(I+δTT+)-1T)**-(T+(I+δTT+)-1T)*]2}-1[T+(I+δTT+)-1T]*. T+(I+δTT)-1[TT+(I+δTT+)-1]I*{I-[TT+(I+δTT+)-1-(TT+(I+δTT+)-1)*]2}-1.定理设X,Y为Hilbert空间,T∈C(X,Y)存在Moore-Penrose逆T+∈B(Y,X),δT关于T相对有界且相对界b<1.若δTT+满足‖δTT+y‖≤λ1‖y‖+λ2‖(I+δTT+)y‖,(?)y∈Y,其中λ1,λ2∈[0,1),则B=T+(I+δTT+)-1=(I+T+δT)-1T+:Y→X为T=T+δT的Moore-Penrose逆当且仅当N(T)=N(T)和R(T)=R(T).
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