научная статья по теме СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ОДНОГО КЛАССА РАЗНОСТНЫХ ОПЕРАТОРОВ ШРЕДИНГЕРА Математика

Текст научной статьи на тему «СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ОДНОГО КЛАССА РАЗНОСТНЫХ ОПЕРАТОРОВ ШРЕДИНГЕРА»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2011, том 436, № 6, с. 731-732

МАТЕМАТИКА

УДК 519.984

спектральный анализ одного класса

разностных операторов шредингера © 2011 г. Аг. Х. Ханмамедов, Г. М. Масмалиев

Представлено академиком В.А. Ильиным 20.09.2010 г. Поступило 19.10.2010 г.

В работах [1, 2] на основании теоремы Реллиха (см., например, [3]) получены достаточные условия дискретности спектра полуограниченного снизу разностного оператора Шредингера. С другой стороны, в [2] изучена обратная задача по двум спектрам такого оператора. В последней задаче для получения некоторых оценок существенно используется полуограниченность разностного оператора Шредингера.

Пусть /2 [0,да) — гильбертово пространство по-

следовательностей у = {уп}", таких что ^ |уп

< да.

п=0

Бакинский государственный университет, Азербайджан

Институт математики и механики Национальной академии наук Азербайджана, Баку

задачи можно избавиться от некоторых установленных в [5] условий.

1. На основании установленной в [6, 7] связи между разностными операторами Шредингера и Дирака доказывается

Те о р е м а 1. Пусть ап ^ да при п ^ да и оператор Ь самосопряжен. Тогда спектр оператора Ь чисто дискретен, если выполняется одно из следующих условий:

Через Ь обозначим минимальный замкнутый оператор, порожденный в í2 [0,да) разностным выражением

(¿У) п = ап-1Уп-1 + апУп+1, ап > 0, п > 0,

и граничным условием у_1 = 0. Будем предполагать оператор Ь неограниченным и самосопряженным. Достаточное условие самосопряженности оператора Ь дает теорема Карлемана (см., например, [4]).

Заметим, что найденные в [1, 2] условия не позволяют исследовать вопрос дискретности спектра оператора Ь. Более того, оператор Ь не может быть ограниченным снизу, поскольку его спектр симметричен относительно точки X = 0 (см., например, [4]).

В настоящем сообщении указаны достаточные условия дискретности спектра оператора Ь. Получены необходимые и достаточные условия однозначной разрешимости обратной задачи по двум спектрам разностного уравнения Ьу = Ху. Отметим, что последний вопрос для разностного уравнения Шредингера более общего вида рассмотрен также в [5]. Однако полученные нами результаты показывают, что при решении обратной

1) Нш ,

[а2п+1

а2п

а

2п+2 [ _ а2п+1

= Я+ < 1,

2) Цш

а

2п+2

п^са [а2п+1 "2п+и

Первый случай характеризуется тем, что число 0 является собственным значением оператора Ь, второй — что это число не является его собственным значением.

Следует отметить, что при нарушении условий (1), (2) утверждение теоремы 1, вообще говоря, перестает быть справедливым. Так, например, для опера-

= я > 1.

(1)

(2)

тора Ь с коэффициентом ап =

п +1 2

, п = 0, 1, ..., мы

имеем я + = я - = 1. Однако такой оператор, как показано в [8], имеет непрерывный спектр, заполняющий всю действительную ось. С другой стороны,

для ап = па (1 + —), где а > 1 и сп+2 = сп, оператор Ь

имеет [9] при |с1 -с2| > а -1 чисто дискретный спектр.

2. Рассмотрим якобиеву матрицу

(0 а0

/ =

а0 0 а 0 а.

0 0 1 0 0 а

2 ■

Введем также первую укороченную матрицу У1 (по отношению к матрице У), полученную путем вычеркивания первой строки и первого столбца матрицы У. Обозначим через Ь1 минимальный замкнутый оператор, порожденный с помощью

зо

2

732

ХАНМАМЕДОВ, МАСМАЛИЕВ

матрицы 11 в £ 2. Спектры операторов Ь и Ь1 будем называть двумя спектрами уравнения Ьу = Ху.

Для определенности примем, что число Х = 0 не является собственным значением оператора Ь.

Пусть {±Хп}", где 0 < X0 < X < ..., спектр оператора Ь. Тогда спектр оператора Ь1 имеет вид (±ц п}", где ц0 = 0, причем числа цп и Хп перемежаются. Обозначим через ап квадрат нормы собственного вектора оператора Ь, соответствующего собственному значению Хп (симметричным собственным значениям соответствуют равные нормировочные числа ап). Тогда [2] спектральная функция р(Х) оператора Ь имеет вид

р(Х) = X а-1.

±х„<х

п>1

2

М- п

С помощью последней оценки выводятся формулы

ад 2 2

а= 2 П jFff•

2 к=1 X о - X k

2 2 ^ 2 2 а-1 = 1 hf-bi П п = 1,2,...

п TI 2 л 2 X ± ч 2 л 2

2 X п - X 0 кФп Xп - X к

(4)

Xп ^ да, цп ^ да при п ^ да). Для того чтобы эти последовательности были двумя спектрами некоторого уравнения Ьу = Ху, необходимо и достаточно, чтобы выполнялись следующие условия:

1) числа цп и Хп перемежаются, т.е.

Ц0 < Х0 < И < '1 < И2 < '2 < ...;

2) имеет место оценка

I

п=1

X п - И п

X п

< да;

3) определенные формулами (4) величины an при

каждом m, ству

m = 0, 1, 2, ..., удовлетворяют неравен-

I

л 2m -

X п а п

< да.

Через Рп(Х) и 0п(Х) обозначим решения уравнения (£у)п = Хуп, п > 0, а-1 = 1 с условиями Р-1(Х) = = б0(Х) = 0, Р0(Х) = 1, Й(Х) = а-1. Оказывается, что положительные корни многочленов Р2п(Х) и Р2п+2(Х) (или 02п(Х) и 02п+2(Х)) перемежаются. Пользуясь последним фактом, как и в [2], получаем оценку

Л 2 2

X К-^п <да.

п=1

Согласно (3), (4) задание спектров (±Х п} " и (±ц п} " полностью определяет спектральную функцию р(Х) оператора Ь. Используя предложенный в [4] метод решения обратной задачи по спектральной мере dp(Х) получаем следующее утверждение.

Теорем а 2. Пусть заданы две последовательности вещественных чисел {±Хп}", (±цп} (ц0 = 0,

Замечание. В случае, когда число X = 0 служит собственным значением оператора L, условие 1) теоремы 2 следует заменить условием

0 = Х0 < ц0 < < < ...

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аткинсон Ф. Дискретные и непрерывные граничные задачи. М.: Мир, 1968.

2. Гусейнов Г.Ш. // Мат. заметки. 1978. Т. 23. № 5. С. 709-719.

3. Молчанов А.М. // Тр. МО. 1953. Т. 2. С. 169-200.

4. Березанский Ю.М. Разложение по собственным функциям самосопряженных операторов. Киев: Наук. думка, 1965.

5. Silva L.O., Weder R. // Math. Phys., Anal., Geom., 2006. V 9. № 3. P. 263-290.

6. Ханмамедов Аг.Х. // Мат. сб. 2005. Т. 196. № 10. С. 137-160.

7. Ханмамедов Аг.Х. // Д АН. 2009. Т. 409. № 4. С. 451454.

8. Березанский Ю.М. // Укр. мат. журн. 1985. Т. 37. № 3. С. 352-355.

9. Лиус Октавио С.П. Асимптотические методы спектрального анализа эрмитовых матриц Якоби. Дис. канд. физ.-мат. наук. СПб.: СПб. гос. ун-т, 2003.

со

зо

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 436 № 6 2011

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком