Hilbert,K_模上紧框架的收敛与估计

董芳芳, 裴瑞昌

(天水师范学院 数学与统计学院, 甘肃 天水 741001)

紧框架在框架理论的研究中扮演着非常重要的角色,它不仅具有优于其他框架的性质,还具有更广泛的应用.HilbertK_模是一种特殊的HilbertC*-模[1],其中底代数K为作用在Hilbert空间上的全体紧算子组成的C*-代数,显然I∉K,因此,HilbertK_模无法膨胀,但是Bakic等[2]证明了有限或可数生成的HilbertK_模一定有特殊的标准正交基,其特殊点在于相同基向量的内积为K中的一个秩1的自伴投影eξ,ξ,它是HilbertK_模的标志(见定义2),本文将eξ,ξ的亮点体现的淋漓尽致.另外,本文中涉及到的Λ为有限或可数的指标集,本文研究的模均为有限或可数生成的.

定义1[2]设K为作用在Hilbert空间H上的全体紧算子组成的C*-代数,M是复数域C上的线性空间,M是左K_模,满足:μ(kx)=(μk)x=k(μx),其中任意的μ∈C,k∈K,x∈M,若〈·,·〉:M×M→K具有性质:

1) 〈x,x〉≥0,∀x∈M;

2) 〈x,x〉=0⟺x=0,∀x∈M;

3) 〈x,y〉=〈y,x〉*,∀x,y∈M;

4) 〈kx,y〉=k〈x,y〉,∀k∈K,∀x,y∈M;

5) 〈x+y,z〉=〈x,z〉+〈y,z〉,∀x,y,z∈M.

定义3[2]称HilbertK_模M中的序列{eξ,ξxλ,λ∈Λ}为框架,若存在常数a>0,b>0,使得对∀x∈M,

若a=b,则称{eξ,ξxλ,λ∈Λ}为紧框架;
若a=b=1,则称{eξ,ξxλ,λ∈Λ}为正规紧框架.

定义4[3]设M为HilbertK_模,{eξ,ξxλ,λ∈Λ}为M的框架,{vλ,λ∈Λ}为M的标准正交基,定义算子:θ:M→M,使得对∀x∈M,有

称θ为{eξ,ξxλ,λ∈Λ}的框架变换,S=θ*θ称为{eξ,ξxλ,λ∈Λ}的框架算子,显然,S为可逆自伴的正算子,且对任意的x∈M,

定理1[4]设M为HilbertK_模,{eξ,ξxλ,λ∈Λ}为M的以a>0为紧框架界的紧框架,θ为其框架变换,P:M→θ(M)为正交投影,则

且θθ*=aP,其中{vλ,λ∈Λ}为M的标准正交基.

证明设θ1和θ1分别为其框架变换,结合定理1有

从而

因此,〈(aP+bQ)(vλ),vλ〉=〈eξ,ξxλ⊕eξ,ξyλ,eξ,ξxμ⊕eξ,ξyμ〉=eξ,ξ=〈vλ,vλ〉当且仅当aP+bQ=I.

下面将该结论推广到有限个HilbertK_模上.

推论1设M为HilbertK_模,{eξ,ξxiλ,λ∈Λ}(i=1,2,…,n)均为M的紧框架,且紧框架界分别为ai>0,Pi:M→θi(M)均为正交投影,则

{eξ,ξx1λ⊕eξ,ξx2λ⊕…⊕eξ,ξxnλ,λ∈Λ}∈

下面定理揭示了存在满足一定条件的有限个紧框架的內积之和等于eξ,ξ.

定理3设M为HilbertK_模,若存在M的ai-紧框架{eξ,ξxiλ,λ∈Λ}(i=1,2,…,n,ai>0),使得

证明设{vλ,λ∈Λ}为M的标准正交基,结合推论1,有

从而,一方面,

从而

综上,

下面定理说明:

定理4设M为HilbertK_模,若存在M的紧框架{eξ,ξxiλ,λ∈Λ,i∈N+},使得

∀λ∈Λ

其中

事实上,对任意的x∈M,

另外,由于

∀λ∈Λ

最后,由于对∀x∈M,

显然满足P2=P=P*,并且

从紧框架的框架算子S和指标集Λ1⊂Λ出发,受文献[5-8]的启发,解决了HilbertK_模上紧框架的估计问题,包括最优的双边不等式和等式,涉及到算子的“配方”,最后也得到了关于对偶框架的一些等式.

定理5设M为HilbertK_模,{eξ,ξxλ,λ∈Λ}为M的a-紧框架,且a>0,则对任意的Λ1⊂Λ及任意的x∈M,有下面的结论:

证明1) 由于对任意的可伴有界线性算子T1和T2,若T1+T2=aI,则

也即,

从而,

展开后有

〈a2I(x),x〉

因此,

展开后有

当{eξ,ξxλ,λ∈Λ}为M的正规紧框架时,显然有

3) 类似地,由于

〈a2I(x),x〉

也即,

展开后有

注3当{eξ,ξxλ,λ∈Λ}为M的正规紧框架,即a=1时以上三个结论更成立,这里不再累述.

定理6设M为HilbertK_模,{eξ,ξxλ,λ∈Λ}为M的框架,S为其框架算子,{S-1(eξ,ξxλ),λ∈Λ}和{eξ,ξyλ,λ∈Λ}分别为其典则对偶框架和交替对偶框架,则对任意的Λ1⊂Λ及任意的x∈M,

证明1) 由于{S-1(eξ,ξxλ),λ∈Λ}为{eξ,ξxλ,λ∈Λ}的典则对偶框架,从而,对任意的Λ1⊂Λ及任意的x∈M,

从而,一方面,

另一方面,

综上,

2) 类似1).

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