Граничная индефинитная интерполяционная проблема Неванлинны-Пика

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Труды Института прикладной математики и механики НАН Украины
Date:2008
Main Author: Амиршадян, А.А.
Format: Article
Language:Russian
Published: Інститут прикладної математики і механіки НАН України 2008
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20003
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Граничная индефинитная интерполяционная проблема Неванлинны-Пика / А.А. Амиршадян // Труды Института прикладной математики и механики НАН Украины. — Донецьк: ІПММ НАН України, 2008. — Т. 17. — С. 3-14. — Бібліогр.: 20 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1859684605842423808
author Амиршадян, А.А.
author_facet Амиршадян, А.А.
citation_txt Граничная индефинитная интерполяционная проблема Неванлинны-Пика / А.А. Амиршадян // Труды Института прикладной математики и механики НАН Украины. — Донецьк: ІПММ НАН України, 2008. — Т. 17. — С. 3-14. — Бібліогр.: 20 назв. — рос.
collection DSpace DC
container_title Труды Института прикладной математики и механики НАН Украины
first_indexed 2025-11-30T21:21:14Z
format Article
fulltext ISSN 1683-4720 Труды ИПММ НАН Украины. 2008. Том 17 УДК 517.984 + 519.210 c©2008. А.А.Амиршадян ГРАНИЧНАЯ ИНДЕФИНИТНАЯ ИНТЕРПОЛЯЦИОННАЯ ПРОБЛЕМА НЕВАНЛИННЫ-ПИКА Построена операторная модель для граничной индефинитной интерполяционной задачи Неван- линны-Пика. Установлено взаимно однозначное соответствие между множеством решений задачи и множеством соответствующих минимальных самосопряженных расширений модельного опера- тора. В случае невырожденной матрицы Пика получено полное описание всех решений интерпо- ляционной задачи. Введение. В 1929 году Р.Неванлинна [20] рассмотрел задачу, получившую на- звание граничной интерполяционной задачи. Такая задача характеризуется тем, что точки интерполяции принадлежат вещественной оси. Матричная дефинитная гра- ничная задача Неванлинны-Пика была исследована в [9] методами В.П.Потапова. В работе [12] использовался операторный подход к скалярной дефинитной граничной задаче, имеющей не более счетного числа точек интерполяции на вещественной оси. Метод В.П.Потапова применялся в работе [8] при рассмотрении скалярной гранич- ной задачи в классе Стилтьеса. Индефинитная скалярная задача была рассмотрена в [15]. В настоящей работе в рамках операторного подхода изучается граничная ин- дефинитная задача в классах обобщенных неванлинновских матриц-функций. Ана- логичная задача рассматривалась в [1], [3], [13]. Напомним необходимые определения и теоремы. Определение 1. [17] Пара n × n-матриц-функций {φ(λ), ψ(λ)} голоморфных в области O = Ō ⊂ C \ R называется обобщенной неванлинновской парой (или Nκ- парой, κ ∈ Z+) если: 1) ядро Nφψ(λ, µ) = φ(µ)∗ψ(λ)− ψ(µ)∗φ(λ) λ− µ̄ имеет κ отрица- тельных квадратов в O; 2) ψ(λ̄)∗φ(λ) − φ(λ̄)∗ψ(λ) = 0 ∀λ ∈ O; 3) rank {φ(λ)∗ : ψ(λ)∗} = n ∀λ ∈ O. Каждая Nκ-пара {φ, ψ} допускает голоморфное продолже- ние в C \ R. Две пары {φ, ψ} и {φ1, ψ1} называются эквивалентными, если φ1(λ) = φ(λ)H(λ), ψ1(λ) = ψ(λ)H(λ) для некоторой голоморфной и обратимой в O матри- цы функции H(λ). Множество классов эквивалентности Nκ-пар обозначим Ñκ(Cn). Если τ(λ) = {φ(λ), ψ(λ)} ∈ Ñκ(Cn) и φ(λ) – обратима, мы будем писать ψ(λ)φ(λ)−1 ∈ Nκ(Cn). Будем рассматривать Nκ(Cn) как подмножество Ñκ(Cn), отождествляя мат- рицу H(λ) с линейным отношением {I, H(λ)}. Пусть S – замкнутое симметрическое линейное отношение в пространстве Понт- рягина (Π, [·, ·]), ρ̂(S) – множество точек регулярного типа отношения S и пусть дефектные подпространства Nλ = ker(S+ − λ) (λ ∈ ρ̂(S)) конечномерны, а индексы дефекта n±(S) = dimNλ (λ ∈ C± ∩ ρ̂(S)) равны, n+(S) = n−(S) = n(S) < ∞. На- помним (см. [7] и [5], [11] в случае κ = 0) определение граничной тройки и функции Вейля симметрического отношения S, использующиеся при описании обобщенных 3 А.А.Амиршадян резольвент линейного отношения S. Определение 2. Совокупность {Cn, Γ0,Γ1}, где Γ0, Γ1 – линейные отображения из S+ в Cn называется граничной тройкой линейного отношения S+, если отоб- ражение Γ : f̂ → {Γ0f̂ , Γ1f̂} из S+ в Cn ⊕ Cn является сюръективным и для всех f̂ = {f, f ′}, ĝ = {g, g′} ∈ S+ выполняется соотношение: [f ′, g]−[f, g′] = (Γ1f̂ , Γ0ĝ)Cn− (Γ0f̂ , Γ1ĝ)Cn . Каждой граничной тройкой порождаются два самосопряженных расширения симметрического отношения S: Aj := ker Γj (j = 0, 1). Матрица-функция M(λ), определенная соотношением M(λ)Γ0f̂λ = Γ1f̂λ (λ ∈ ρ(A0), f̂λ ∈ N̂λ) называется функцией Вейля симметрического отношения S, соответствующей граничной трой- ке {Cn,Γ0, Γ1}. Функция Вейля M(λ) корректно определена и голоморфна в ρ(Ã). Пусть à – самосопряженное расширение симметрического отношения S, действую- щее в пространстве Понтрягина Π̃ = Π[+]Π′, PΠ – ортогональный проектор из Π̃ на Π, κ = κ−(Π). Оператор-функция Rλ = PΠ(Ã−λ)−1|Π (λ ∈ ρ(Ã)) называется обоб- щенной резольвентой отношения S. Расширение à = Ã+ отношения S в простран- стве Π̃ (⊇ Π) называется минимальным, если: span{Π+(Ã−λ)−1Π | λ ∈ ρ(Ã)} = Π̃ . Если κ−(Π̃) = κ̃ (κ̃ ∈ Z+), то обобщенную резольвенту Rλ относят к классу Ωκ̃(S). Расширение à называют регулярным, если выполнено условие минимальности и κ−(Π̃) = κ. Теорема 1. ([6], [17] ) Пусть S – замкнутое симметрическое линейное отно- шение в пространстве Понтрягина Π, κ = κ−(Π) и {Cn, Γ0, Γ1} – граничная тройка отношения S+, M(λ) – соответствующая функция Вейля, λ0 ∈ ρ(A0)∩C+. Тогда: 1) формула Rλ = (A0−λ)−1−γ(λ)φ(λ)(ψ(λ)+M(λ)φ(λ))−1γ(λ̄)+ (λ ∈ ρ(A0)∩ρ(Ã)) устанавливает взаимно однозначное соответствие между множеством обобщен- ных резольвент Rλ ∈ Ωκ̃(S), голоморфных в точке λ0 и множеством Nκ̃−κ-пар {φ, ψ} голоморфных в точке λ0 и таких, что det(ψ(λ0) + M(λ0)φ(λ0)) 6= 0. В дальнейшем нам потребуется следующая лемма Лемма 1. ([4]) Пусть à – самосопряженное отношение в пространстве Понт- рягина Π̃, векторы f, g принадлежат R(Ã− z0) для некоторого z0 ∈ R \ σp(Ã). То- гда существуют некасательные пределы lim λ ∧−→z0 ((Ã− z)−1f, g) = ((Ã− z0)−1f, g), lim λ ∧−→z0 ((Ã− z)−1f, (Ã− z)−1g) = ((Ã− z0)−1f, (Ã− z0)−1g). Теорема 2.([1], [3]) Пусть {H,Γ0, Γ1} – граничная тройка линейного отноше- ния S+. Если à = Ã+ – минимальное самосопряженное расширение оператора S, действующее в пространстве Понтрягина Π̃ ⊇ Π (κ̃ := κ−(Π̃) ≥ κ := κ−(Π)), и {φ(λ), ψ(λ)}–Nκ̃−κ – пара, соответствующая расширению à в силу формулы обоб- щенных рзольвент. Тогда: 1) равномерная положительность (отрицательность) подпространства ker(à − λ0) (λ0 6∈ σp(A0)) эквивалентна условию lim λ ∧−→λ0 (λ − λ0)φ(λ)(M(λ)φ(λ)+ψ(λ))−1 ≥ 0 (≤ 0). 2) Если mulA0 = {0}, то равномерная поло- жительность (отрицательность) подпространства mul à эквивалентна условию lim λ ∧−→∞ φ(λ)(M(λ)φ(λ) + ψ(λ))−1 λ ≥ 0 (≤ 0). 3) Условие λ0 /∈ σp(Ã) эквивалентно 4 Граничная индефинитная интерполяционная проблема Неванлинны-Пика условию lim λ ∧−→λ0 (λ− λ0)φ(λ)(M(λ)φ(λ) + ψ(λ))−1 = 0. Замечание 1. В том случае, когда Π, Π̃ – гильбертовы пространства и λ0 = ∞, аналогичный вариант равенства из пункта 3) имеется в [11]. Как было показано в [10], если λ0 ∈ ρ(A0)∩R, M ′(λ0) > 0, то для любого регулярного самосопряженного расширения à подпространства ker(Ã−λ0) являются равномерно положительными. 1. Постановка задачи и модельный оператор. Рассматривается следую- щая граничная интерполяционная Задача ∂IPκ. Даны вещественные точки zj и симметрические матрицы Wj , Dj (j = 1, .., m). Требуется найти матрицу-функцию F (λ) ∈ Nκ(Cn), удовлетворяющую условиям: lim λ ∧−→zj F (λ) = Wj (j = 1, ..,m) (1) lim λ ∧−→zj F ′(λ) ≤ Dj (j = 1, .., m). (2) Выше предполагается, что некасательные пределы в (1), (2) существуют. При получении основной теоремы используется функциональная модель М.Г.Крейна, Г.Лангера [18] и Б.С-Надя, А.Кораньи [19]. В скалярном случае такая модель была использована в [12] при исследовании граничной интерполяционной задачи в классах Неванлинны. С данными задачи свяжем блочную матрицу Пика P = (Pjk)m j,k=1, имеющую вид Pjk = { Wj−Wk zj−zk , при j 6= k; Dj , приj = k. В дальнейшем считаем, что detP 6= 0. В качестве модельного пространства, рас- смотрим пространство функций Π Π = {f(t) |f(t) = m∑ j=1 εjfj = m∑ j=1 t− z1 t− zj fj , fj ∈ Cn, t ∈ C\{z1, .., zm}} со скалярным произведением [f(t), g(t)] = ∑m j,k g∗kPjkfj . Пространство Π являет- ся пространством Понтрягина и κ−(Π) = sq−(P). В дальнейшем будем исполь- зовать следующие обозначения: V = (In, ..., In), W = (W1, ..., Wm), Φz = ZP + V ∗W − zP, Z = diag(z1In, ..., zmIn) (V,W ∈ [Cmn, Cn], Z ∈ [Cmn, Cmn]). Матри- цы V, W, Z называются данными Задачи ∂IPκ. Непосредственно проверяется, что справедливо уравнение Ляпунова PZ − Z∗P = V ∗W − W ∗V. На подпространстве D(S) = {f(t)|∑m j=1 fj = 0} определим модельный оператор S умножения на неза- висимую переменную Sf(t) = tf(t) = ∑m j=1 εjzjfj . Оператор S является неплотно заданным симметрическим оператором с индексами дефекта n+(S) = n−(S) = n. Пусть G – оператор вложения Cn в Π, то есть Gf := ε1f (f ∈ Cn). Следующая теорема является основной. Она устанавливает биективное соответ- ствие между всеми решениями Задачи ∂IPκ и соответствующими минимальными самосопряженными расширениями модельного оператора S. 5 А.А.Амиршадян Теорема 3. Пусть матрица P невырождена и sq−(P) ≤ κ. Для того, чтобы функция F (λ) являлась решением Задачи ∂IPκ, необходимо и достаточно, чтобы она имела вид F (λ) = W1 + (λ− z1)G+(I + (λ− z1)(Ã− λ)−1)G, (3) где à (= Ã+) – произвольное минимальное самосопряженное расширение оператора S, действующее в пространстве Понтрягина Π̃ ⊇ Π (κ−(Π̃) = κ), такое что под- пространства ker(Ã− zj) являются равномерно положительными (j = 1, ..,m). Доказательство. Достаточность. Пусть à – произвольное минимальное са- мосопряженное расширение оператора S, такое что подпространства ker(à − zj) (j = 1, .., m) равномерно положительны. Покажем, что функция вида (3) являет- ся решением Задачи ∂IPκ. Проверим выполнение интерполяционных условий для точек zj (j = 2, ..., m). Так как подпространство Π̃′′j := ker(Ã− zj) равномерно поло- жительно, то пространство Π̃ и линейное отношение à можно представить в виде Π̃ = Π̃′j [+]Π̃′′j , à = Ã′j [+]Ã′′j . В соответствии с таким разложением пространства Π̃ линейное отношение (à − z) (z ∈ ρ(Ã)) имеет вид: (Ã− z) = diag(Ã′j − z, Ã′′j − z). Если P ′ j , P ′′ j – ортопроекторы на Π̃′j , Π̃′′j , то из последнего разложения следует P ′ j(Ã− z)−1f1 = (Ã′j − z)−1f1, ∀f1 ∈ Π̃′j . Для любого j (= 2, ...m) верно равенство (Ã− zj)(εj − ε1)f = (zj − z1)ε1f, что означает (zj−z1)ε1f ∈ R(Ã′j−zj) и, следовательно, ε1f ∈ Π̃′j . Так как (Ã′j−zj)−1 оператор, то имеем (I + (zj − z1)(Ã′j − zj)−1)ε1f = P ′ jε1f. (4) Теперь выражение (F (z)f, g) для f, g ∈ Cn примет вид (F (z)f, g) = (W1f, g) + (z − z1)[(I + (z − z1)(Ã− z)−1)Gf,Gg] Π̃ = (W1f, g) + (z − z1)[P ′ j(I + (z − z1)(Ã− z)−1)Gf,Gg] Π̃′j = (W1f, g) + (z − z1)[(I + (z − z1)(Ã′j − z)−1)Gf, Gg] Π̃′j . (5) Устремляя в последнем равенстве z ∧−→ zj , получим: lim z ∧−→zj (F (z)f, g) = (W1f, g) + (zj − z1)(D1f, g) + (zj − z1)[P ′ j(εj − ε1)f, Gg] = (W1f, g) + (zj − z1)(D1f, g) + (zj − z1)[εjf, ε1g]− (zj − z1)[ε1f, ε1g] = (W1f, g) + (zj − z1) ( Wj −W1 zj − z1 f, g ) = (Wjf, g). 6 Граничная индефинитная интерполяционная проблема Неванлинны-Пика Из тождества ( F (z)− F (λ)∗ z − λ̄ f, f ) = [(I + (z − z1)(Ã− z)−1)Gf, (I + (λ− z1)(Ã− λ)−1)Gf ], (6) проверяемого непосредственно, формул (4), (5) и равномерной положительности подпространства ker(Ã− zj) следует lim z,λ ∧−→zj ( F (z)− F (λ)∗ z − λ̄ f, f ) = lim z,λ ∧−→zj [(I + (z − z1)(Ã′j − z)−1)Gf, (I + (λ− z1)(Ã′j − λ)−1)Gf ] Π̃′j = [P ′ jεjf, P ′ jεjf ] ≤ [P ′ jεjf, P ′ jεjf ] + [P ′′ j εjf, P ′′ j εjf ] = [εjf, εjf ] = (Djf, f). Таким образом, мы показали что выполняются интерполяционные условия для то- чек zj (j = 2, ..., m). Проверим интерполяционные условия в точке z1. Рассмотрим разложение пространства Π̃ вида Π̃ = Π̃′1[+]Π̃′′1, где Π̃′′1 = ker(à − z1). Равенство (à − z1)(ε1 − ε2)f = (z1 − z2)ε2f, означает, что ε2f ∈ R(à − z1) = R(Ã1 − z) ∈ Π̃′1. Таким образом, верно (I + (z1 − z2)(Ã′1 − z1)−1)ε2f = P ′ 1ε1f. Используя равенство: (I + (λ− z1)(Ã− λ)−1)ε1f = (I + (λ− zj)(Ã− λ)−1)εjf, (7) перепишем выражение (F (z)f, g), f, g ∈ Cn в виде (F (z)f, g) = (W1f, g) + (z − z1)[(I + (z − z1)(Ã− z)−1)Gf,Gg] = (W1f, g) + (z − z1)[(I + (z − z1)(Ã− z)−1)ε1f, P ′ 1ε1g + P ′′ 1 ε1g] = (W1f, g) + (z − z1)[P ′ 1(I + (z − z2)(Ã− z)−1)ε2f, ε1g]+ (z − z1)[P ′′ 1 (I + (z − z1)(Ã− z)−1)ε1f, ε1g] = (W1f, g) + (z − z1)[(I + (z − z2)(Ã′1 − z)−1)ε2f, ε1g]+ (z − z1)[(I + (z − z1)(Ã′′1 − z)−1)P ′′ 1 ε1f, ε1g]. Так как последнее слагаемое обращается в 0, то получаем lim z ∧−→z1 (F (z)f, g) = (W1f, g). Для завершения доказательства, воспользуемся равенством (6) и соотно- шением (7): ( F (z)− F (z)∗ z − z̄ f, g ) = [(I + (z − z1)(Ã− z)−1)ε1f, (I + (z − z1)(Ã− z)−1)ε1f ] = [P ′ 1(I + (z − z1)(Ã− z)−1)ε1f, P ′ 1(I + (z − z1)(Ã− z)−1)ε1f ]+ [P ′′ 1 (I + (z − z1)(Ã− z)−1)ε1f, P ′′ 1 (I + (z − z1)(Ã− z)−1)ε1f ] = [P ′ 1(I + (z − z2)(Ã− z)−1)ε2f, P ′ 1(I + (z − z2)(Ã− z)−1)ε2f ]+ [P ′′ 1 (I + (z − z1)(Ã− z)−1)ε1f, P ′′ 1 (I + (z − z1)(Ã− z)−1)ε1f ]. (8) 7 А.А.Амиршадян Так как для для всех z ∈ ρ(Ã) верно P ′′ 1 (I + (z − z1)(Ã− z)−1)ε1f = (I + (z − z1)(Ã′′1 − z)−1)P ′′ 1 ε1f = 0, то равенство (8) принимает вид ( F (z)− F (z)∗ z − z̄ f, g ) = [P ′ 1(I + (z − z2)(Ã− z)−1)ε2f, P ′ 1(I + (z − z2)(Ã− z)−1)ε2f ]. В последнем соотношении, устремляя z ∧−→ z1, получаем lim z ∧−→z1 (F ′(z)f, f) = (P ′ 1ε1f, P ′ 1ε1f) ≤ (P ′ 1ε1f, P ′ 1ε1f) + (P ′′ 1 ε1f, P ′′ 1 ε1f) = (ε1f, ε1f) = (D1f, f). Таким образом, интерполяционные условия (1), (2) выполняются во всех точках zj (j = 1, ..., m). Равенство (6) влечет, что F (λ) ∈ Nκ(Cn). Необходимость. Пусть F (z) является решением Задачи ∂IPκ. Как функция клас- са Nκ она допускает представление [17]: F (z) = F (λ̄) + (z − λ̄)Γ+(I + (z − λ)(A− z)−1)Γ, (z, λ ∈ ρ(A)), (9) где A – самосопряженное отношение в некотором пространстве Понтрягина ΠA, κ−(ΠA) ≥ κ, Γ – отображение из Cn в ΠA. Представление (9) можно выбрать Γ – минимальным, то есть считать, что выполняется условие: ΠA = span {Γzf := (I + (z − λ)(A− z)−1)Γf | f ∈ Cn, z ∈ ρ(A)}. (10) При выполнении (10) верно равенство κ−(ΠA) = κ. Из тождества Гильберта следует равенство [Γzf,Γλg]ΠA = (F (z)f, g)− (F (λ)∗f, g) z − λ̄ (λ, z ∈ ρ(A), f, g ∈ Cn). Так как элементы Γλf , λ ∈ ρ(A) плотны в ΠA и F (z) является решением задачи, то из существования пределов (1), (2) следует, что существуют пределы Γzjf := lim λ ∧−→zj Γzf (j = 1, ...,m) и, следовательно, [Γzjf, Γzjg]ΠA = lim λ ∧−→zj (F ′(z)f, g) ≤ (Djf, g), (f, g ∈ Cn); [Γzjf, Γzk g]ΠA = lim z ∧−→zjλ ∧−→zk (F (z)f, g)− (F (λ)∗f, g) z − λ̄ = (Wjf, g)− (Wkf, g) zj − zk = (Pjkf, g), (f, g ∈ Cn). 8 Граничная индефинитная интерполяционная проблема Неванлинны-Пика Построим вложение модельного пространства Π в некоторое пространство Понтря- гина, связанное с представлением (9). Для каждого j (= 1, ..., m) определим подпро- странства Hj следующим образом Hj := {f ∈ Cn | [Γzjf,Γzjf]ΠA < (Djf, f)} (j = 1, ..,m). (11) Пусть Pj – ортопроектор из Cn на Hj , Zs – совокупность тех точек zj , для кото- рых Hj 6= {0}. С каждым zj ∈ Zs свяжем символ ej и рассмотрим пространство E формальных сумм вида ∑ j ejPjfj , fj ∈ Cn. Определим в E скалярное произведение [ejPjfj , ekPkfk] := 0, j 6= k [ejPjfj , ejPjfj ] := (Djfj , fj)Cn − [Γzjfj ,Γzjfj ]ΠA , j = k. Пространство E в силу (11) является пространством Гильберта. Теперь, в простран- стве Π̃A := ΠA ⊕ E рассмотрим линейное отношение à := A[+]AE = A [+] { { ∑ j ejPjfj , ∑ j ejzjPjfj} | zj ∈ Zs}. (12) Линейное отношение à является самосопряженным в Π̃A. Определим отображение Γ̃zj из Cn в Π̃A = ΠA ⊕ E равенством Γ̃zjf := { Γzjf, если zj 6∈ Zs Γzjf + ejPjf, если zj ∈ Zs. На подпространстве P := span {Γ̃zjfj | fj ∈ Cn, j = 1, ..,m} определим симметриче- ский оператор SA SA = {{ m∑ j=1 Γ̃zjfj , m∑ j=1 zjΓ̃zjfj} | m∑ j=1 fj = 0}. Оператор SA является симметрическим и унитарно эквивалентным модельному опе- ратору S. Для доказательства унитарной эквивалентности достаточно рассмотреть унитарное отображение U из модельного пространства Π в пространство Π̃A, опреде- ляемое равенствами Uεjfj := Γ̃zjfj (fj ∈ Cn, j = 1, ...m). Покажем, что à является расширением симметрического оператора SA. Так как Γzf = (I + (z − λ)(A− z)−1)Γf, то для всех z ∈ ρ(A), и любого f ∈ Cn : {(Γz − Γ)f, (zΓz − λΓ)f} ∈ A ⊂ Ã. Отсюда, в силу замкнутости линейного отношения A следует, что {(Γ̃zj − Γ)f, (zjΓ̃zj − λΓ)f} ∈ à (j = 1, ..., m). (13) 9 А.А.Амиршадян Покажем, что à является минимальным расширением оператора SA. Для дока- зательства минимальности необходимо показать, что Π̃A = span {Γ̃zjf, (Ã− z)−1Γ̃zjh | z ∈ ρ(Ã), f, h ∈ Cn, j = 1, .., m}. (14) Достаточно показать, что справедливо вложение Π̃A ⊆ span {Γ̃zjf, (Ã− z)−1Γ̃zjh | z ∈ ρ(Ã), f, h ∈ Cn, j = 1, .., m}. Из (13) выводим {(Γ̃zj − Γz)f, (zjΓ̃zj − zΓz)f} ∈ Ã, что эквивалентно равенству: Γzf = (z−zj)(Ã−z)−1Γ̃zjf +Γ̃zjf. Последнее означает, что элементы Γzf принадле- жат правой части (14). Тогда, в силу Γ – минимальности отношения A пространство ΠA принадлежит правой части (14). Из равенств: ejPjf = Γ̃zjf−Γzjf, zj ∈ Zs, сразу следует, что пространство E принадлежит правой части (14). В силу построенного унитарного отображения U, имеем Uε1f = Γ̃z1f , и функцию F (z) можем записать в виде: (F (z)f, f) = (W1f, f) + (z − z1)[(I + (z − z1)(Ã− z)−1)Γ̃z1f, Γ̃z1f ] Π̃A . Покажем, что подпространства ker(Ã− zj) (j = 1, .., m) являются равномерно поло- жительными. Так как функция F (z) является решением задачи, то существуют пре- делы Γzjf для всех f ∈ Cn, j = 1, . . . , m и { Γzf − Γzjf, (z − zj)Γzf } ∈ (A− zj), (j = 1, ..., m). Таким образом, ran(A − zj) содержит все векторы вида Γzf , z ∈ ρ(A), f ∈ Cn и, в силу Γ-минимальности расширения A, линеал ran(A − zj) плотен в ΠA. Поэтому подпространства ker(A − zj) тривиальны и, в силу (12), подпростран- ства ker(à − zj) = ker(AE − zj) являются равномерно положительными для всех j = 1, . . . , m. ¤ 2. Сопряженное отношение S+ и граничная тройка. В модельном про- странстве Π рассмотрим операторы P(z) и P(∞) отображающие функцию f(t) =∑ j εj(t)fj ∈ Π в P(z)f(t) := f(z) = ∑ j εj(z)fj , z ∈ C\{z1, ..., zm}, и P(∞)f(t) :=∑ j fj , соответственно. Положим P1f(t) := ∑ j Wjfj , и определим самосопряжен- ное расширение A0 оператора S формулой A0f(t) := ∑ j εjzjfj + P+ 1 P(∞)f(t) =∑ j εj(t)zjfj + P+ 1 ( ∑ j fj). Предложение 1. Пусть матрица Пика P невырождена. 1) Сопряженное отноше- ние S+ оператора S можно представить в виде: S+ = {f(t), A0f(t) + P(∞)+l | f(t) ∈ Π, l ∈ Cn}. 2) Совокупность {Cn, Γ1, Γ0}, определенная для f̂ = {f(t), A0f(t) + P(∞)+l} ∈ S+ соотношениями: Γ1f̂(t) := P(∞)f(t) = ∑ j fj , Γ0f̂(t) := −l, (15) образует граничную тройку отношения S+. 10 Граничная индефинитная интерполяционная проблема Неванлинны-Пика Рассмотрим разложение пространства Π вида: Π = Ran(S − z)+̇Cn, z ∈ C \ {z2, ..., zm}. Заметим, что множество C \ {z2, ..., zm} является множеством L(= Cn) – регуляр- ных точек оператора S. В качестве косого проектора из Π на Cn возьмем оператор P(z). Определим оператор-функцию Q(z)f(t) := G+(S − z)−1(I − P(z))f(t), z ∈ C \ {z2, ..., zm}. Теорема 4. Пусть подпространство L = Cn ⊂ Π выбрано в качестве масштаб- ного подпространства. Тогда для z ∈ C \ {z2, ..., zm}: 1. P(∞) = V, P1 = W, G+ = (In, 0, ..., 0)P = ∑ j Pj1, P(z) = −(z − z1)V (Z − z)−1, Q(z) = [(In, 0..., 0)P− P11V ](Z − z)−1. 2. Элементы Wij(z) (i, j = 1, 2) L-резольвентной матрицы W (z), соответству- ющей граничной тройке (15), имеют вид W11(z) = P11 − [(In, 0, ..., 0)P− P11V ](Z − z)−1P−1W ∗, W12(z) = −[(In, 0, ..., 0)P− P11V ](Z − z)−1P−1V ∗, W21(z) = (z1 − z)[I + V (Z − z)−1P−1W ∗], W22(z) = (z1 − z)V (Z − z)−1P−1V ∗. (16) 3. Функция Вейля M(z) и её производная M ′(z) соответственно равны: M(z) = V (ZP + V ∗W − zP)−1V ∗ = V Φ−1 z V ∗, M ′(z) = V Φ−1 z PΦ−1 z V ∗. (17) 3. Описание решений. Определим матрицу решений Ω(λ) : Ω(λ) = (Ωij(λ))2i,j=1 = I2n + ( W V ) (Z − λ)−1 P−1 (−V ∗,W ∗). (18) Вид матрицы решений (18) для задачи ∂IPκ совпадает с хорошо известным видом матрицы решений классической интерполяционной проблемы Неванлинны-Пика [14]. Используя формулу для описания L – резольвент (см.[14]), получаем следующую теорему. Теорема 5. Пусть sq−(P) = κ, detΦzj 6= 0 (j=1,..,m). Тогда формула F (λ) = (Ω12(λ)ψ(λ)− Ω11(λ)φ(λ))(Ω22(λ)ψ(λ)− Ω21(λ)φ(λ))−1 (19) устанавливает взаимно однозначное соответствие между множеством решений задачи ∂IPκ̃ и множеством Nκ̃−κ-пар {φ(λ), ψ(λ)}, голоморфных в точках zj (j = 1, ..., m) и таких что det(Ω22(z)ψ(z)− Ω21(z)φ(z)) 6≡ 0 11 А.А.Амиршадян lim λ ∧−→zj (λ− zj)φ(λ)(V Φ−1 λ V ∗φ(λ) + ψ(λ))−1 ≥ 0 (j = 1, ..,m). (20) Доказательство. Учитывая вид (3) функции-решения, достаточно применить формулу, описывающую множество L – резольвент F (λ) = (Ω̃11(λ)ψ(λ) + Ω̃12(λ)ϕ(λ))(Ω̃21(λ)ψ(λ) + Ω̃22(λ)ϕ(λ))−1, где Ω̃11(λ) = (λ− z1)2W11(λ) + ((λ− z1)P11 + W1)W21(λ), Ω̃12(λ) = (λ− z1)2W12(λ) + ((λ− z1)P11 + W1)W22(λ), Ω̃21(λ) = W21(λ), Ω̃22(λ) = W22λ. Вид Ω̃21(λ), Ω̃22(λ) установлен в (16). Найдем вид Ω̃11(λ), Ω̃12(λ). Предварительно докажем тождества [(W1, ..., W1)− (z1 − z)(P11, ..., P1m)](Z − z)−1P−1W ∗ = −W1 + W (Z − z)−1P−1W ∗, [(W1, ..., W1)− (z1 − z)(P11, ..., P1m)](Z − z)−1P−1V ∗ = −In + W (Z − z)−1P−1V ∗. (21) Действительно, так как [(W1, ..., W1)− (W1, ...,Wm)− (z1 − z)(P11, ..., P1m)](Z − z)−1P−1W ∗ = − (P11, W2 −W1 z2 − z1 , ..., Wm −W1 zm − z1 )P−1W ∗ = −(In, 0, ..., 0)W ∗ = −W1. Аналогично проверяется равенство (21). [(W1, ..., W1)− (W1, ..., Wm)− (z1 − z)(P11, ..., P1m)](Z − z)−1P−1V ∗ = − (P11, W2 −W1 z2 − z1 , ..., Wm −W1 zm − z1 )P−1V ∗ = −(In, 0, ..., 0)V ∗ = −In. Теперь получаем: Ω̃11(λ) = (λ− z1)2W11(λ) + ((λ− z1)P11 + W1)W21(λ) = (λ− z1)2(P11 −Q(λ)P−1W ∗) + ((λ− z1)P11 + W1)(z1 − λ)(I + V (Z − λ)−1P−1W ∗) = (λ− z1)2(P11 − ((In, 0, 0, ..., 0)P− P11V )(Z − λ)−1P−1W ∗)+ ((λ− z1)P11 + W1)(z1 − λ)I + ((λ− z1)P11 + W1)(z1 − λ)V (Z − λ)−1P−1W ∗ = (z1 − λ)2P11 − (z1 − λ)2((In, 0, ..., 0)P− P11V )(Z − λ)−1P−1W ∗ − (z1 − λ)2P11+ W1(z1 − λ)− (z1 − λ)2P11V (Z − λ)−1P−1W ∗ + (z1 − λ)W1V (Z − λ)−1P−1W ∗ = (z1 − λ)(W1V − (z1 − λ)(In, 0, ..., 0)P)(Z − λ)−1P−1W ∗ + (z1 − λ)W1 = (z1 − λ)(−W1 + W (Z − λ)−1P−1W ∗) + (z1 − λ)W1 = (z1 − λ)W (Z − λ)−1P−1W ∗. 12 Граничная индефинитная интерполяционная проблема Неванлинны-Пика Найдем элемент Ω̃12(λ) Ω̃12(λ) = (z1 − λ)2W12(λ) + (W1 − (z1 − λ)P11)W22(λ) = − (z1 − λ)2((In, 0, ..., 0)P− P11V )(Z − λ)−1P−1V ∗+ (z1 − λ)W1V (Z − λ)−1P−1V ∗ − (z1 − λ)2P11V (Z − λ)−1P−1V ∗ = (z1 − λ)((W1, W1, ..., W1)− (z1 − λ)(P11, ..., P1m))(Z − λ)−1P−1V ∗ = (z1 − λ)(−I + W (Z − λ)−1P−1V ∗) = −(z1 − λ)(I −W (Z − λ)−1P−1V ∗). Для доказательства формулы (19) достаточно заметить, что Ω̃(λ) = (Ω̃ij(λ))2i,j=1 = Ω(λ) ( 0 −In In 0 ) . Условия (20) непосредственно получаются из Теоремы2 и вида (17) функции Вейля M(λ). Заметим, что условие detΦz 6= 0 эквивалентно условию z ∈ ρ(A0). Действи- тельно, легко находим матричный вид оператора A0 = Z +P−1W ∗V и утверждение сразу следует из равенства (A0 − z)−1 = Φ−1 z P. ¤ Замечание 2. В случае, когда и M ′(zj) = V Φ−1 zj PΦ−1 zj V ∗ > 0, j = 1, ...,m усло- вия (20) выполняются автоматически. 1. Амиршадян А.А. Граничная интерполяционная задача в классах обобщенных неванлинновских матриц-функций // Математические заметки. – 2003. – 73, вып.2. – С.173-178. 2. Амиршадян А.А. Интерполяция на спектре в классе обобщенных неванлинновских функций // Труды ИПММ НАН Украины. – 2000. – вып.5. – С.3-10. 3. Амиршадян А.А. Граничная интерполяционная задача в классах обобщенных неванлинновских матриц-функций // Труды ИПММ НАН Украины. – 2002. – вып.7. – С.9-16. 4. Амиршадян А.А. Интерполяционные задачи в обобщенных классах Неванлинны и Стилтьеса // Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. – Донецк- 2006. 5. Горбачук В.И., Горбачук М.Л. Граничные задачи для дифференциально-операторных уравне- ний. – Киев, Наук. Думка, 1984. – 284с. 6. Деркач В.О. Про розширення нещiльно заданого eрмiтова оператора у просторi Крейна // Доповiдi АН Укр. РСР, Сер. А. – 1988. – №10. – С.15-19. 7. Деркач В.А. Об обобщенных резольвентах одного класса эрмитовых операторов в пространстве Крейна // Докл. АН СССР. – 1991. – 317, №4. – С.807-812. 8. Кацнельсон В.Э. Интерполяция "на спектре" в классе функций Стилтьеса (случай одного узла) // Функциональный анализ и прикладная математика. Сборник научных трудов. Киев : Наук. Думка – 1982. – C.33-42. 9. Ковалишина И.В.Кратная граничная интерполяционная задача для сжимающих матриц-функ- ций // Теория функций, функциональный анализ и их приложения. – 1989. – №51 – С.38-55. 10. Крейн М.Г., Лангер Г.К. О дефектных подпространствах и обобщенных резольвентах эрмитова оператора в пространстве Πκ // Функциональный анализ и его приложения. – 1971. – Т.5, вып.2. – C.59-71, вып.3, C.54-69. 11. Маламуд М.М. О формуле обобщенных резольвент неплотно заданного эрмитова оператора // Укр. мат. журн. –1992. – 44, №12. – С.1658-1688. 12. Alpay D., Dijksma A., Langer H. Classical Nevanlinna-Pick interpolation with real interpolation points // Operator Theory: Adv. and Appl. – 2000. – 115. – P.1–50. 13 А.А.Амиршадян 13. Amirshadyan A.A. Boundary indefinite Nevanlinna-Pick interpolation problem // International con- ference "Modern analysis and applications" (MAA 2007), Odessa. – 2007. – P.6-7. 14. Amirshadyan A.A., Derkach V.A. Interpolation in generalized Nevanlinna and Stieltjes classes // J. of Operator Theory. – 1999. – V.42. – P.145-188. 15. Ball J.A., Helton J.W. Interpolation problems of Pick-Nevanlinna and Loewner types for meromorphic matrix functions // Integr. Equat. and Operator Theory. – 1986. – 9. – P.155-203. 16. Derkach V.A. On generalized resolvents of Hermitian relations in Krĕın spaces // J. of Math. Sci. – 1999. – Vol.97, No5. – P.4420-4460. 17. Dijksma A., Langer H., de Snoo H. Eigenvalues and pole functions of Hamiltonian system with eigenvalue depending boundary conditions // Math.Nachr. – 1993. – V.161. – P.107-154. 18. Krĕın M.G., Langer H. Über die Q-functions eines π-hermiteschen Operators im Raume Πκ // Acta Sci. Math. (Szeged). – 1973. – 34. – P.191-230. 19. Nagy Sz., Koranyi A. Relations d’un probleme de Nevanlinna et Pick avec la theorie des operateurs de l’espace hilbertien // Acta Math. Acad. Hung. – 1956. – V.7. – P.295-303. 20. Nevanlinna R. Über berchränkte Funktionen // Ann. Akad. Scient. Fenn. – 1929. – 32, no.7. Донецкий национальный ун-т amirshadyan@mail.ru Получено 15.11.08 14 содержание Том 17 Донецк, 2008 Основан в 1997г.
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-20003
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1683-4720
language Russian
last_indexed 2025-11-30T21:21:14Z
publishDate 2008
publisher Інститут прикладної математики і механіки НАН України
record_format dspace
spelling Амиршадян, А.А.
2011-05-20T07:20:12Z
2011-05-20T07:20:12Z
2008
Граничная индефинитная интерполяционная проблема Неванлинны-Пика / А.А. Амиршадян // Труды Института прикладной математики и механики НАН Украины. — Донецьк: ІПММ НАН України, 2008. — Т. 17. — С. 3-14. — Бібліогр.: 20 назв. — рос.
1683-4720
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20003
517.984 + 519.210
ru
Інститут прикладної математики і механіки НАН України
Труды Института прикладной математики и механики НАН Украины
Граничная индефинитная интерполяционная проблема Неванлинны-Пика
Article
published earlier
spellingShingle Граничная индефинитная интерполяционная проблема Неванлинны-Пика
Амиршадян, А.А.
title Граничная индефинитная интерполяционная проблема Неванлинны-Пика
title_full Граничная индефинитная интерполяционная проблема Неванлинны-Пика
title_fullStr Граничная индефинитная интерполяционная проблема Неванлинны-Пика
title_full_unstemmed Граничная индефинитная интерполяционная проблема Неванлинны-Пика
title_short Граничная индефинитная интерполяционная проблема Неванлинны-Пика
title_sort граничная индефинитная интерполяционная проблема неванлинны-пика
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/20003
work_keys_str_mv AT amiršadânaa graničnaâindefinitnaâinterpolâcionnaâproblemanevanlinnypika