Generalization of the Mukhamadiev theorem on the invertibility of functional operators in the space of bounded functions

We obtain necessary and sufficient conditions of reversibility of the linear bounded operator d m / d t m + A in the space of functions bounded on R.

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2008
Hauptverfasser: Slyusarchuk, V. Yu., Слюсарчук, В. Ю.
Format: Artikel
Sprache:Ukrainisch
Englisch
Veröffentlicht: Institute of Mathematics, NAS of Ukraine 2008
Online Zugang:https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/article/view/3163
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Ukrains’kyi Matematychnyi Zhurnal
Завантажити файл: Pdf

Institution

Ukrains’kyi Matematychnyi Zhurnal
_version_ 1860509206063349760
author Slyusarchuk, V. Yu.
Слюсарчук, В. Ю.
author_facet Slyusarchuk, V. Yu.
Слюсарчук, В. Ю.
author_sort Slyusarchuk, V. Yu.
baseUrl_str https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/oai
collection OJS
datestamp_date 2020-03-18T19:47:10Z
description We obtain necessary and sufficient conditions of reversibility of the linear bounded operator d m / d t m + A in the space of functions bounded on R.
first_indexed 2026-03-24T02:37:25Z
format Article
fulltext UDK 517.983 V. G. Slgsarçuk (Nac. un-t vod. hosp-va ta pryrodokorystuvannq, Rivne) UZAHAL|NENNQ TEOREMY MUXAMADI{VA PRO OBOROTNIST| FUNKCIONAL|NYX OPERATORIV U PROSTORI OBMEÛENYX FUNKCIJ We obtain necessary and sufficient conditions of reversibility of the linear bounded operator d m / dt m + + A in the space of functions bounded on R. Poluçen¥ neobxodym¥e y dostatoçn¥e uslovyq obratymosty lynejnoho ohranyçennoho opera- tora d m / dt m + A v prostranstve ohranyçenn¥x na R funkcyj. 1. Postanovka osnovno] zadaçi. Nexaj E i X — banaxovi prostory, perßyj z qkyx [ skinçennovymirnym. Poznaçymo çerez C X0( , )R banaxiv prostir obme- Ωenyx i neperervnyx na R funkcij x = x ( t ) zi znaçennqmy v X z normog x C X0( , )R = sup ( ) t Xx t ∈R , çerez C Xm ( , )R , m ∈N, banaxiv prostir funkcij x C X∈ 0( , )R , dlq koΩno] z qkyx dx dt d x dt C X m m, , ( , )… ∈ 0 R , z normog x C Xm( , )R = max , , ,( , ) ( , ) ( , ) x dx dt d x dtC X C X m m C X 0 0 0 R R R …         i çerez l E∞( , )Z banaxiv prostir obmeΩenyx na Z funkcij y = y ( n ) zi znaçen- nqmy v E z normog y l E∞ ( , )Z = sup ( ) n Ey n ∈Z . E. Muxamadi[v [1] doslidyv oborotnist\ linijnoho majΩe periodyçnoho ope- ratora d dt B+ : C X1( , )R → C X0( , )R B C X C X c: ( , ) ( , ) —0 0R R→( )-neperervnyj operator u vypadku skinçennovy- mirnoho prostoru X (skinçenna rozmirnist\ c\oho prostoru [ istotnog vymo- hog). U danij statti my vstanovymo neobxidni i dostatni umovy oborotnosti ana- lohiçnoho operatora u vypadku X = l E∞( , )Z . Zaznaçymo, wo dim ( , )l E∞ Z = = + ∞ . 2. MajΩe periodyçni i c - neperervni operatory. Rozhlqnemo banaxiv pro- stir � 0 obmeΩenyx na R Z× funkcij x = x ( t, n ) zi znaçennqmy v E, koΩna z qkyx neperervna na R za zminnog t dlq koΩnoho n ∈Z . Normu v �0 vy- znaçymo rivnistg x � 0 = sup ( , ) ( , )t n Ex t n ∈ ×R Z . TakoΩ rozhlqnemo banaxiv prostir �m funkcij x ∈�0, dlq koΩno] z qkyx dx dt d x dt m m, ,… ∈�0, z normog © V. G. SLGSARÇUK, 2008 398 ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 3 UZAHAL|NENNQ TEOREMY MUXAMADI{VA PRO OBOROTNIST| … 399 x m� = max , , ,x dx dt d x dt m m� � � 0 0 0 …       . Poznaçymo çerez L X X( , )1 2 , de X1 i X2 — banaxovi prostory, banaxiv prostir usix linijnyx neperervnyx operatoriv C : X1 → X2 z normog C L X X( , )1 2 = sup x X X Cx 1 1 2= . Dlq koΩno] toçky ( , )τ p ∈ ×R Z vyznaçymo u prostori � 0 linijnyj operator S pτ, rivnistg ( )( , ),S x t npτ = x t n p( , )+ +τ . Oçevydno, wo cej operator [ neperervnym, ma[ obernenyj neperervnyj opera- torKK S pτ, −1 , S pτ, −1 = S p− −τ, , prostory � i , i = 0, m , invariantni po vidnoßenng do c\oho operatora i S p L i iτ, ( , )� � = 1, i = 0, m . (1) Operator A L i j∈ ( , )� � , i, j ∈ { 0, 1, … , m } , nazyvatymemo majΩe perio- dyçnym, qkwo zamykannq H ( A ) mnoΩyny S AS pp pτ τ τ, , : ( , )− − ∈ ×{ }R Z [ kompaktnym u prostori L i j( , )� � . Qkwo H ( A ) = { A } , to operator A budemo nazyvaty avtonomnym. Analohiçno, element z prostoru � i , i ∈ { 0, 1, … , m } , nazyvatymemo majΩe periodyçnym, qkwo zamykannq mnoΩyny S z ppτ τ, : ( , ) ∈ ×{ }R Z [ kompaktnym u prostori � i . Usi majΩe periodyçni elementy prostoru � i utvorggt\ banaxiv prostir, qkyj poznaçatymemo çerez � i . Normu v � i vyzna- ça[mo rivnistg z i� = z i� . Poslidovnist\ elementiv xk ∈�0 , k ∈N , budemo nazyvaty lokal\no zbiΩ- nog do elementa x ∈�0 pry k → ∞ i poznaçaty x xk lok., �0  → pry k → ∞ , qkwo cq poslidovnist\ obmeΩena i dlq koΩnyx T ∈ +∞( , )0 i p ∈N lim max ( , ) ( , ) ,k t T n p k Ex t n x t n → ∞ ≤ ≤ − = 0. Analohiçno, poslidovnist\ elementiv x k m∈� , k ∈N , nazyvatymemo lokal\no ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 3 400 V. G. SLGSARÇUK zbiΩnog do elementa x m∈� pry k → ∞ i poznaçatymemo x xk m lok., � → pry k → ∞ , qkwo cq poslidovnist\ obmeΩena i dlq koΩnyx T ∈ +∞( , )0 i p ∈N lim max ( , ) ( , ) ,k t T n p s m s k s s s E d x t n dt d x t n dt→∞ ≤ ≤ = ∑ − 0 = 0. Tut i dali d x t n dt 0 0 ( , ) oznaça[ x t n( , ) . Operator F : � �i j→ , i, j ∈ { 0, 1, … , m } , budemo nazyvaty c -nepererv- nym, qkwo dlq dovil\nyx x i∈� i x k i∈� , k ∈N , dlq qkyx x xk i lok., � → pry k → ∞ , vykonu[t\sq spivvidnoßennq F Fx xk j lok., � → pry k → ∞ . Ponqttq c - neperervnoho operatora uviv do rozhlqdu (na movi „ε, δ ” ) E.KMu- xamadi[v [1]; joho vyvçennq bulo prodovΩeno v robotax [2 – 9] ta in. Oznaçennq c - neperervnoho operatora, v qkomu vykorystano lokal\no zbiΩni poslidovnosti, zaproponuvav avtor (dyv., napryklad, [10 – 12]). Vydilymo deqki vlastyvosti majΩe periodyçnyx elementiv prostoru L i j( , )� � : a) koΩnyj operator ˜ ( )A A∈H [ majΩe periodyçnym; b) A f j∈� dlq koΩnoho f i∈� ; v) dlq dovil\noho ε > 0 isnu[ take çyslo l ( ε ) , wo koΩna mnoΩyna [ , ( )] ([ , ( )] )t t l m m l0 0 0 0+ × +ε ε ∩ Z mistyt\ toçku ( τ, m ) , dlq qko] S A S Am m L i jτ τ, , ( , )− − − � � < ε ; h) iz c - neperervnosti operatora A vyplyva[ c - neperervnist\ koΩnoho ope- ratora ˜ ( )A A∈H . 3. Rivnomirno c - neperervni operatory. U podal\ßomu budemo takoΩ vykorystovuvaty linijni rivnomirno c - neperervni operatory. Operator F ∈L i j( , )� � , i, j ∈ { 0, 1, … , m } , nazyvatymemo rivnomirno c - neperervnym, qkwo dlq koΩnyx ε > 0, T > 0 i p ∈ N isnugt\ taki δ > 0, Q > > 0 i s ∈ N , wo dlq dovil\nyx τ ∈ R i x i∈� , dlq qkyx k i k k E d x t n dt= ∑ 0 ( , ) < δ dlq vsix ( , ) , ([ , ] )[ ]t n Q Q s s∈ − + + × −τ τ ∩ Z i x i� ≤ 1, vykonu[t\sq neriv- nist\ k j k k E d x t n dt= ∑ 0 ( )( , )F < ε dlq vsix ( , ) , ([ , ] )[ ]t n T T p p∈ − + + × −τ τ ∩ Z . Oçevydno, wo linijni c - neperervni majΩe periodyçni operatory rivnomirno ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 3 UZAHAL|NENNQ TEOREMY MUXAMADI{VA PRO OBOROTNIST| … 401 c - neperervni. Dlq linijnyx rivnomirno c - neperervnyx operatoriv vaΩlyvymy [ dva nastup- nyx tverdΩennq. Lema81. Dlq koΩnyx rivnomirno c - neperervnoho elementa A prostoru L m( , )� �0 i obmeΩeno] rivnomirno neperervno] funkci] v : R 2 → R , dlq qko] analohiçnu vlastyvist\ magt\ çastynni poxidni ∂ ∂ v( , )t t t n1 1 , … , ∂ ∂ m n m t t t v( , )1 1 , sprav- dΩu[t\sq spivvidnoßennq lim sup , , , , , , ε ε ε → ∈ ∈ = − 0 1 0 T p x T p T p m Ax A x R Z � � v v = 0, de vε, ,T p = v( ( ), ( ))ε εt T n p− − . Dovedennq. Rozhlqnemo vyznaçenu i neperervnu na R razom iz poxidnymy do m -ho porqdku vklgçno skalqrnu funkcig q = q ( t ) , dlq qko] q ( t ) = 1, qk- wo t ≤ 1 / 2 , q ( t ) = 0, qkwo t ≥ 1, i 0 ≤ q ( t ) ≤ 1 dlq vsix tK∈ [ – 1, 1 ] . Vyznaçymo operator Q Lk p m m , , ( , )τ ∈ � � rivnistg ( ), , ( , )Q x t nk pτ = q t k q n p k x t n −    −    τ ( , ). Zafiksu[mo dovil\ne çyslo δ > 0. Z rivnomirno] c - neperervnosti operatora A vyplyva[, wo isnu[ çyslo kδ > 0, dlq qkoho sup ( )( , ) ( , )( ), , x k p E m Ax p AQ x p � ≤ − 1 τ ττ < δ (2) dlq vsix ( , )τ p ∈ ×R Z i k k≥ δ . Nexaj ε0 — take dodatne çyslo, wo vε, ,T p x m� ≤ 2 1 2 2 1 2sup ( , ) ( , )t t t t ∈R v , qkwo ε ε∈( , ]0 0 , x m� ≤ 1 i ( , )T p ∈ ×R Z. Taka nerivnist\ vykonu[t\sq zav- dqky umovam, qki zadovol\nq[ funkciq v( , )t t1 2 . Na pidstavi (2) ta nerivnosti trykutnyka dlq koΩnoho ε ε∈( , ]0 0 spravdΩugt\sq spivvidnoßennq sup , , , , , , T p x T p T p m Ax A x ∈ ∈ ≤ − R Z � � 1 0v vε ε ≤ ≤ sup ( ( ), ( )) ( )( , ) , , , ,τ ε τ ε τ ∈ ∈ ∈ ∈ ≤ − − R Z R Zs T p x m T s p Ax s � 1 v – – ( ), , , , ( , ) ( , ) sup ( , )AQ x s t tk s T p E t t δ τ ε τ δv v+ ∈ 2 1 2 2 1 2 R ≤ ≤ sup ( ( ), ( )) ( )( , ) , , , ,τ ε τ ε τ ∈ ∈ ∈ ∈ ≤ − − R Z R Zs T p x m T s p Ax s � 1 v – – v( ( ), ( )) ( , )( ), ,ε τ ε τ δ τ− −T s p AQ x sk s E + + sup ( , ) , , , , , , , , , ,( ) τ τ ε τδ ω τ ∈ ∈ ∈ ∈ ≤R Z R Zs T p x k s T p s E m AQ x s � 1 + 2 1 2 2 1 2δ sup ( , ) ( , )t t t t ∈R v ≤ ≤ 3 1 2 2 1 2δ sup ( , ) ( , )t t t t ∈R v + sup ( , ) , , , , , , , , , ,( ) τ τ ε τδ ω τ ∈ ∈ ∈ ∈ ≤R Z R Zs T p x k s T p s E m AQ x s � 1 , ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 3 402 V. G. SLGSARÇUK de ωε τ, , , ,T p s = v v( ( ), ( )) ( ( ), ( ))ε ε ε τ εt T n p T s p− − − − − . (3) Oskil\ky ( ), , , , , , ( , )Q x t nk s T p sδ τ ε τω = q t k q n s k t T n p −    −    − −[τ ε ε δ δ v( ( ), ( )) – – v( ( ), ( )) ( , )ε τ ε− − ]T s p x t n , to na pidstavi umov, wo zadovol\nqgt\ funkci] v( , )t t1 2 i q ( t ) , lim sup , , , , , , , , , , ε τ τ ε τδ ω → ∈ ∈ ∈ ∈ ≤0 1R Z R Zs T p x k s T p s m mQ x � � = 0. (4) Z (3), (4) i dovil\nosti vyboru çysla δ > 0 vyplyva[ tverdΩennq lemyK1. Lema82. Qkwo linijnyj neperervnyj i rivnomirno c -neperervnyj operator B : � m → � 0 ma[ obernenyj neperervnyj operator B−1, to operator B−1 [ rivnomirno c - neperervnym. Dovedennq. Prypustymo, wo operator B−1 ne [ rivnomirno c - neperervnym. Isnugt\ poslidovnosti ( , )τk k kp( ) ≥1, τk ∈R , pk ∈Z , i ( )yk k ≥1, yk ∈�0 , yk m� = 1, dlq qkyx lim , , k k p kQ y k k→∞ τ �0 = 0 i lim , , k k p kQ B y k k m →∞ − τ 1 � > 0. Tut i dali Qk p, ,τ — operator, wo j v dovedenni lemyK1. Oskil\ky na pidstavi ci[] lemy lim , , , , k k p k k p kBQ B y Q y k k k k→∞ − −τ τ 1 0� = 0, to inf :Bx x m� �0 1={ } = 0, wo supereçyt\ oborotnosti operatora B . OtΩe, prypuwennq pro te, wo opera- tor B−1 ne [ rivnomirno c - neperervnym, [ xybnym. LemuK2 dovedeno. Zaznaçymo, wo u vypadku linijnyx neperervnyx operatoriv, wo digt\ iz pros- toru C Em( , )R u prostir C E0( , )R , tverdΩennq, analohiçni lemamK1 i 2, otry- mano avtorom vidpovidno v [5, 7]. 4. Osnovni rezul\taty. Nexaj ω i p — dovil\ni vidpovidno dodatne i natu- ral\ne çysla. Poznaçymo çerez �ω,p m banaxiv prostir usix funkcij x m∈� , dlq koΩno] z qkyx S xω,0 = x i S xp0, = x, ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 3 UZAHAL|NENNQ TEOREMY MUXAMADI{VA PRO OBOROTNIST| … 403 z normog x p m� ω, = x m� . Zaznaçymo, wo koΩnyj element x = x t n( , ) prostoru �ω, p m [ ω -periodyç- nym za zminnog t i p - periodyçnym za zminnog n . Analohiçnym çynom vyznaça[mo banaxiv prostir �ω, p 0 . Poznaçymo çerez Φ mnoΩynu vsix funkcij ϕ ∈ C0( , )R R , nosi] qkyx — ob- meΩeni mnoΩyny. Dlq koΩnyx ϕ ∈Φ i k ∈Z rozhlqnemo neperervnyj operator P kϕ, : � 0 → → � 0 , wo vyznaça[t\sq rivnistg ( )( , ),P x t nkϕ = ϕ( ) ( , ), , , . t x t k t n k t n k qkwo i qkwo i ∈ = ∈ ≠    R R0 Teorema81. Nexaj: 1) A : � m → � 0 — linijnyj neperervnyj majΩe periodyçnyj i c -nepererv- nyj operator; 2) P Akϕ, : � m → � 0 — cilkom neperervnyj operator dlq vsix ( , )ϕ k K∈ ∈ Φ × Z . Operator d dt A m m + : � m → � 0 ma[ obernenyj neperervnyj operator to- di i til\ky todi, koly inf x m m m d dt A x � �= +   1 0 > 0. (5) Dovedennq. Neobxidnist\. Qkwo operator d dt A m m + ma[ obernenyj nepe- rervnyj operator, to zavdqky rivnosti d dt A m m L m +    −1 0( , )� � = inf x m m m d dt A x � �= − +       1 1 0 spravdΩu[t\sq spivvidnoßennq (5). Dostatnist\. Nexaj vykonu[t\sq spivvidnoßennq (5). Rozhlqnemo taku po- slidovnist\ ( , )ωk k kp( ) ≥1 elementiv mnoΩyny ( , )0 + ∞ × N , dlq qko] lim k k →∞ ω = lim k kp →∞ = + ∞ i lim , , ( , )l p p L S AS A k k k k m →∞ − − −ω ω � �0 = 0. (6) Isnuvannq tako] poslidovnosti vyplyva[ z vlastyvosti v) ta perßo] umovy teore- my. Vyznaçymo operator Ak : � m → �ωk kp m , , dlq qkoho ( )( , )A x t nk = ( )( , )Ax t n , qkwo ( , ) , [ , ]t n k pk∈    × ( )1 1ω ∩ Z , i ( )( , )A x t nk = ( )( )( , ) ( )( , )1− + +kt Ax t n kt Ax t nkω , ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 3 404 V. G. SLGSARÇUK qkwo ( , ) , [ , ]t n k p∈    × ( )0 1 1 ∩ Z . Zavdqky (6) isnugt\ elementy ( , ) ( , ) [ , ]α ωk k k kq p∈ × ( )0 1 ∩ N , k ≥ 1, dlq qkyx lim k k →∞ α = lim k kq →∞ = + ∞ (7) i lim sup max ( )( , ) ( )( , ) , , [ , ] k x t n q p k E k pk m k k k k A x t n Ax t n →∞ = ∈ −[ ] ∈ −( ) − �ω α ω1 ∩Z = 0. (8) Prypustymo, wo lim inf , , k x m m k k pk m k pk d dt A x →∞ = +     � �ω ω 1 0 = 0. (9) Na pidstavi (8) isnugt\ poslidovnosti ( )kl l ≥1 i ( )yl l ≥1 cilyx çysel kl , k ll ≥ , l ∈N , i funkcij yl p m k kl l ∈�ω , , yl k pk m l l � ω , = 1, l ∈N , dlq qkyx lim max ( , ) [ , ] ([ , ] ) l t n q p m m l Ek k k k l l l l d dt A y t n →∞ ∈ − ∈ − +       α ω ∩Z = 0. (10) Zavdqky vklgçenng yl p m k kl l ∈�ω , isnu[ toçka ( ), , ,τ ν α ω α l l k k k k k kl l l l l l q p q ∈ − −    × − −       2 2 2 2 ∩ Z , dlq qko] max , , , , , ,( ) ( ) ( ) y dy dt d y dt l l l E l l l E m l l l m E τ ν τ ν τ ν…       = 1. (11) Rozhlqnemo funkcig Ql = q t q n q l k l kl l 2 2( ) ( )−    −    τ α ν , de q ( t ) — funkciq z dovedennq lemyK1. Z (10) vyplyva[ lim , l l m m lQ d dt A y kl pkl →∞ +     � ω 0 = 0, a z lemyK1, rivnomirno] c -neperervnosti operatora d dt A m m + , wo spravdΩu[t\sq zavdqky perßij umovi teoremy, i spivvidnoßennq (7) — rivnist\ lim , l l m m l m m l lQ d dt A y d dt A Q y kl pkl →∞ +     − +     � ω 0 = 0. Todi ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 3 UZAHAL|NENNQ TEOREMY MUXAMADI{VA PRO OBOROTNIST| … 405 lim , l m m l l d dt A Q y kl pkl →∞ +     � ω 0 = 0, wo supereçyt\ (5), oskil\ky na pidstavi (11) lim ,l l lQ y kl pkl→∞ � ω 0 = 1. OtΩe, prypuwennq pro vykonannq spivvidnoßennq (9) [ xybnym. Tomu dlq deqkoho dodatnoho çysla γ lim inf , , k x m m k k pk m k pk d dt A x →∞ = +     � �ω ω 1 0 > γ – 1. Bez obmeΩennq zahal\nosti moΩna vvaΩaty, wo inf , , x m m k k pk m k pk d dt A x � �ω ω = +    1 0 > γ – 1, k ∈N . (12) PokaΩemo, wo d dt A x x m m m+     ∈       : � = � 0. (13) Zafiksu[mo dovil\nu funkcig f ∈�0 . Nexaj ( )fk k ≥1 — poslidovnist\ funk- cij fk p m k k ∈�ω , , k ≥ 1, dlq qko] fk k pk � ω , 0 ≤ f �0 , k ≥ 1, (14) i f fk lok., �0  → pry k → ∞ . (15) Rozhlqnemo rivnqnnq d x t n dt A x t n m m k ( , ) ( )( , )+ = f t nk ( , ). (16) Ce rivnqnnq na pidstavi (12) ta povno] neperervnosti operatora Ak p m k k : ,�ω → → �ωk kp, 0 ma[ [dynyj rozv’qzok xk p m k k ∈�ω , , do toho Ω xk k pk m� ω , ≤ γ f �0 , k ≥ 1. (17) Spravdi, zadaça pro isnuvannq rozv’qzkiv rivnqnnq (16) u prostori �ωk kp m , zvo- dyt\sq do doslidΩennq rivnqnnq x t n( , ) = G t s Bx s n A x s n dsk( ) ( , ) ( )( , )− −[ ]∫ R + + G t s f s n dsk( ) ( , )−∫ R , ( , )t n ∈ ×R Z, (18) iz cilkom neperervnym operatorom Dk p m p m k k k k : , ,� �ω ω→ , wo vyznaça[t\sq spivvidnoßennqm ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 3 406 V. G. SLGSARÇUK ( )( , )Dk x t n = G t s Bx s n A x s n dsk( ) ( , ) ( )( , )− −[ ]∫ R , ( , )t n ∈ ×R Z. Tut B — takyj element prostoru L E E( , ), wo avtonomnyj operator d dt B m m + : C Em( , )R → C E0( , )R ma[ neperervnyj obernenyj, i G ( t ) — funkciq Hrina operatora d dt B m m + [13]. Povna neperervnist\ operatora Dk p m p m k k k k : , ,� �ω ω→ vyplyva[ z toho, wo operator ( )( , )Tk x t n = Bx t n A x t nk( , ) ( )( , )− [ cilkom neperervnym elementom prostoru L k k k kp m p( ), ,,� �ω ω 0 na pidstavi druho] umovy teoremy. Zavdqky povnij neperervnosti operatora Dk rivnqnnq (18) [ fredhol\movym [14], tomu na pid- stavi (12) rivnqnnq (18), a otΩe, i rivnqnnq (16) dlq koΩno] funkci] fk pk k ∈�ω , 0 magt\ [dynyj rozv’qzok xk p m k k ∈�ω , . Spivvidnoßennq (17) vyplyva[ iz spivvidnoßen\ (12), (14). Z (15) – (17), (8) i druho] umovy teoremy vyplyva[, wo elementy mnoΩyny x t n dx t n dt d x t n dt k k m k m k ( , ), ( , ) , , ( , )…      ≥1 ∪ rivnostepenevo neperervni po t na koΩnomu vidrizku [ , ]−T T , T > 0, dlq vsix n ∈Z i rivnomirno obmeΩeni na R Z× . Tomu na pidstavi teoremy Arcela [15] isnugt\ taki funkci] u m∈� i poslidovnist\ ( )kl l ≥1 natural\nyx çysel k ll ≥ , l ≤ 1, wo x ukl m lok., � → pry l → ∞ . Todi zavdqky (15), (16), (8) i c - neperervnosti operatora A spravdΩu[t\sq riv- nist\ d u dt Au m m + = f , wo na pidstavi dovil\nosti vyboru f ∈�0 dovodyt\ (13). Iz spivvidnoßennq (5), rivnosti (13) i teoremy Banaxa pro obernenyj operator [15] vyplyva[, wo operator d dt A m m + ma[ neperervnyj obernenyj d dt A m m +     −1 . Dostatnist\ dovedeno. TeoremuKK1 dovedeno. Okremym vypadkom teoremyKK1 [ taka teorema. Teorema82. Nexaj A m: � �− →1 0 — linijnyj majΩe periodyçnyj i c - ne- perervnyj operator. Operator d dt A m m m+ →: � �0 ma[ obernenyj neperervnyj operator todi i til\ky todi, koly spravdΩu[t\sq spivvidnoßennq (5). 5. Rivnomirna c - neperervnist\ i majΩe periodyçnist\ operatora d dt A m m +    −1 . ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 3 UZAHAL|NENNQ TEOREMY MUXAMADI{VA PRO OBOROTNIST| … 407 Teorema83. Nexaj vykonugt\sq umovy teoremyK1 i operator d dt A m m + : � m → � 0 ma[ obernenyj neperervnyj operator d dt A m m +    −1 . Todi operator d dt A m m +    −1 [ rivnomirno c -neperervnym, majΩe periodyç- nym i d dt A m m +    −1 0� = � m . (19) Dovedennq. Operator d dt A m m +    −1 rivnomirno c -neperervnyj na pidstavi teoremyK1 i lemyK2. PokaΩemo majΩe periodyçnist\ c\oho operatora. Nexaj ( , )τk k kp( ) ≥1 — dovil\na poslidovnist\ elementiv mnoΩyny R Z× . Zavdqky majΩe periodyçnosti operatora A dlq deqkyx operatora ˜ ( )A A∈H i pidposlidovnosti ( , )τk k kl l p( ) ≥1 poslidovnosti ( , )τk k kp( ) ≥1 spravdΩu[t\sq riv- nist\ lim ˜ , , ( , )l p p L S AS A k k k k ml l l l→∞ − − −τ τ � �0 = 0. (20) Oskil\ky operator d dt A m m + ma[ neperervnyj obernenyj, to zavdqky rivnostqm d dt S AS m m p pk k k kl l l l + − −τ τ, , = S d dt A S k k k kl l l l p m m pτ τ, ,+     − − i (1) operatory d dt S AS m m p pk k k kl l l l + − −τ τ, , , l ≥ 1, takoΩ magt\ neperervni oberne- ni i d dt A m m L m +     −1 0( , )� � = d dt S AS m m p p L k k k k m l l l l +    − − − τ τ, , ( , ) 1 0� � . Tomu na pidstavi (20) operator d dt A m m + ˜ takoΩ ma[ neperervnyj obernenyj i lim ˜ , , ( , ) l p m m p m m L S d dt A S d dt A k k k k m l l l l→∞ − − − − +     − +    τ τ 1 1 0� � = 0. OtΩe, koΩna poslidovnist\ S d dt A S k k k kl l l l p m m p k τ τ, ,+           − − − ≥ 1 1 mistyt\ zbiΩnu pidposlidovnist\ S d dt A S k k k kl l l l p m m p k τ τ, , ˜+           − − − ≥ 1 1 , tobto operator d dt A m m +     −1 [ majΩe periodyçnyym. Rivnist\ (19) spravdΩu[t\sq zavdqky vlastyvosti b) ta majΩe periodyçnosti operatoriv d dt A m m + i d dt A m m +     −1 . ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 3 408 V. G. SLGSARÇUK TeoremuKK3 dovedeno. 6. Umova Favara. U teoremaxK1, 2 vykorystano spivvidnoßennq (5). E.KMu- xamadi[vym v [1, 2] pry doslidΩenni majΩe periodyçnyx operatoriv vyko- rystovuvalas\ umova Favara. Cq umova u vypadku operatora d dt A m m + ma[ vy- hlqd ker ˜d dt A m m +     = { }0 dlq koΩnoho ˜ ( )A A∈H . (21) Tut ker ˜d dt A m m +     — qdro operatora d dt A m m + ˜ . Teorema84. Dlq majΩe periodyçnoho i c -neperervnoho operatora AK∈ ∈ L m( , )� �0 vykonannq spivvidnoßennq (5) rivnosyl\ne vykonanng umovy Fa- vara (21). Dovedennq. Oskil\ky dlq dovil\nyx toçky ( , )τ p ∈ ×R Z i funkcij x m∈� , y ∈�0 spravdΩugt\sq rivnosti S xp m− −τ, � = x m� i S ypτ, �0 = y �0 , to d dt S AS x m m p p+    − −τ τ, , �0 = = S d dt A S xp m m pτ τ, ,+     − − �0 = d dt A S x m m p+     − −τ, �0 i inf , , x m m p p m d dt S AS x � �= − −+    1 0 τ τ = inf x m m m d dt A x � �= +    1 0 . Tomu zavdqky dovil\nosti vyboru toçky ( , )τ p ∈ ×R Z ta vyznaçenng mnoΩy- nyKK H ( )A inf ˜ x m m m d dt A x � �= +    1 0 = inf x m m m d dt A x � �= +    1 0 , ˜ ( )A A∈H . Zvidsy vyplyva[, wo qkwo vykonu[t\sq spivvidnoßennq (5), to vykonu[t\sq i spivvidnoßennq (21). Prypustymo, wo spivvidnoßennq (5) ne vykonu[t\sq, tobto inf x m m m d dt A x � �= +    1 0 = 0. Isnu[ taka poslidovnist\ ( )xk k ≥1, xk m� = 1, k ≥ 1, wo lim k m m k d dt A x →∞ +     �0 = 0. (22) ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 3 UZAHAL|NENNQ TEOREMY MUXAMADI{VA PRO OBOROTNIST| … 409 Rozhlqnemo poslidovnist\ ( , )τk k kp( ) ≥1, ( , )τk kp ∈ ×R Z, k ≥ 1, dlq qko] max ( , ), ( , ) , , ( , ) x p dx p dt d x p dt k k k k m k k mτ τ τ…       ≥ 1 2 . (23) Bez porußennq zahal\nosti moΩna vvaΩaty, wo lim ˜ , , ( , )k p p L S AS A k k k k m →∞ − − −τ τ � �0 = 0 (24) dlq deqkoho ˜ ( )A A∈H . Todi na pidstavi (22) i (24) dlq funkcij y t nk ( , ) = df x t n pk k( , )+ +τ , k ≥ 1, vykonu[t\sq spivvidnoßennq lim ˜ k m m k d dt A y →∞ +     �0 = 0. Za dopomohog mirkuvan\, vykorystanyx u dovedenni teoremyK1, robymo vysnovok, wo isnugt\ funkciq u m∈� i poslidovnist\ ( )kl k ≥1 natural\nyx çysel, dlq qkyx kl ≥ l, l ≥ 1, i y ukl m lok., � → pry l → ∞ . Tomu d dt A u m m +     ˜ = 0 i, otΩe, ker ˜d dt A m m +     ≠ { }0 , oskil\ky zavdqky (23) u m� ≥ 1 2 . Takym çynom, qkwo ne vykonu[t\sq spivvidnoßennq (5), to ne vykonu[t\sq i spivvidnoßennq (21). TeoremuK4 dovedeno. 7. Zastosuvannq teorem81, 3 i 4. Navedemo pryklady zastosuvannq otryma- nyx rezul\tativ do doslidΩennq zliçennyx system zvyçajnyx dyferencial\nyx rivnqn\ ta dyferencial\no-riznycevyx rivnqn\. Pryklad81. Nexaj A tn k, ( ), n, k ∈ Z , — vyznaçeni na R funkci] zi znaçen- nqmy v L ( E, E ) , dlq qkyx: 1) sup ( ) ( , ) , ( , ) t n n k L E E k A t ∈ × ∈ ∑ R Z Z < + ∞ ; 2) lim sup ( ) ( ) , , , ( , )δ δ → ∈ ∈ ∈ + −∑ 0 n t n k n k L E E k A t A t Z R Z = 0; 3) dlq koΩnoho ε > 0 isnu[ take çyslo l ( ε ) > 0, wo koΩna mnoΩyna ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 3 410 V. G. SLGSARÇUK t t l m m l0 0 0 0, ( ) [ , ( )]+[ ] × +( )ε ε ∩Z mistyt\ toçku ( τ, m ) , dlq qko] sup ( ) ( ) , , , ( , )n t n m k n k L E E k A t A t ∈ ∈ + ∈ + −∑ Z R Z τ < ε . Vyznaçymo linijnyj operator A : � 0 → � 0 rivnistg ( )( , )Ax t n = A t x t n kn k k , ( ) ( , )+ ∈ ∑ Z , ( , )t n ∈ ×R Z . (25) Zavdqky vykonanng dlq A tn k, ( ) ∈ L ( E, E ) , n, k ∈ Z , t ∈ R , umov 1 – 3 Ax ∈�0 dlq koΩnoho x ∈�0 , i operator A [ neperervnym, majΩe periodyçnym i c - neperervnym. Tomu teoremyK1 i 3 moΩna zastosuvaty do doslidΩennq zliçenno] systemy dyferencial\nyx rivnqn\ dx t dt n( ) = A t x t f tn k n k k n, ( ) ( ) ( )+ ∈ ∑ + Z , (26) n ∈Z, t ∈R , de fn , n ∈Z, — elementy prostoru C E0( , )R , wo zadovol\nqgt\ umovu sup ( , ) n n C Ef ∈Z R0 < + ∞ . (27) Teorema85. Qkwo dlq operatora A, wo vyznaça[t\sq rivnistg (25), vyko- nu[t\sq spivvidnoßennq inf x d dt A x � �1 1 0= +    > 0, to dlq funkcij f C En ∈ 0( , )R , n ∈Z, dlq qkyx spravdΩu[t\sq spivvidnoßennq (27), systema rivnqn\ (26) ma[ [dynyj rozv’qzok x C En ∈ 1( , )R , n ∈Z, dlq qko- ho sup ( , ) n n C Ex ∈Z R1 < + ∞ , do toho Ω funkciq x t n( , ) = df x tn( ) [ elementom prostoru � 1, qkwo funkciq f t n( , ) = df f tn( ) [ elementom prostoru �0 . Cq teorema [ naslidkom teoremKK1 i 3. Zaznaçymo, wo teoremaK5 [ uzahal\nennqm teoremy Favara pro majΩe perio- dyçni rozv’qzky skinçennyx system linijnyx dyferencial\nyx rivnqn\ iz majΩe periodyçnymy koefici[ntamy [16]. Pryklad82. Nexaj B tn k p, , ( ), n , k , p ∈ Z , — vyznaçeni na R funkci] zi znaçennqmy v L ( E, E ) , dlq qkyx: 1) sup ( ) ( , ) , , ( , ) t n k n k p L E E p B t ∈ × ∈ ∈ ∑ ∑ R Z Z Z < + ∞ ; 2) lim sup ( ) ( ) , , , , , ( , )δ δ → ∈ ∈ ∈ ∈ ∑ ∑ + − 0 n t k n k p n k p L E E p B t B t Z R Z Z = 0; 3) dlq koΩnoho ε > 0 isnu[ take çyslo l ( ε ) > 0, wo koΩna mnoΩyna t t l l0 0 0 0, ( ) [ , ( )]+[ ] × +( )ε ν ν ε ∩ Z mistyt\ toçku ( τ, ν ) , dlq qko] ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 3 UZAHAL|NENNQ TEOREMY MUXAMADI{VA PRO OBOROTNIST| … 411 sup ( ) ( ) , , , , , ( , ) n t k n k p n k p L E E p B t B t ∈ ∈ ∈ + ∈ ∑ ∑ + − Z R Z Z ν τ < ε . Rozhlqnemo dovil\ni dijsni çysla ∆p , p ∈ Z , i vyznaçymo linijnyj operator B : � 0 → � 0 rivnistg ( )( , )B x t n = k n k p p p B t x t n k ∈ ∈ ∑ ∑ + + Z Z , , ( ) ( , )∆ , ( , )t n ∈ ×R Z. (28) Zavdqky vykonanng dlq B t L E En k p, , ( ) ( , )∈ , n, k, p ∈ Z , t ∈ R , umov 1 – 3 bana- xiv prostir � 0 ivariantnyj po vidnoßenng do operatora B, i cej operator [ ne- perervnym, majΩe periodyçnym i c - neperervnym. Oçevydno, wo teoremyKK1 i 3 moΩna zastosuvaty do doslidΩennq zliçenno] systemy dyferencial\no-riznyce- vyx rivnqn\ d x t dt m n m ( ) = k n k p n k p p nB t x t f t ∈ + ∈ ∑ ∑ + + Z Z , , ( ) ( ) ( )∆ , (29) n ∈Z, t ∈R , de fn , n ∈ Z , — elementy prostoru C E0( , )R , wo zadovol\nqgt\ umovu (27), i m ∈ N . Teorema86. Qkwo dlq operatora B, wo vyznaça[t\sq rivnistg (28), vyko- nu[t\sq spivvidnoßennq inf x m m m d dt B x � �= +    1 0 > 0, to dlq funkcij f C En ∈ 0( , )R , n ∈Z, dlq qkyx spravdΩu[tsq spivvidnoßennq (27), systema rivnqn\ (29) ma[ [dynyj rozv’qzok x C En m∈ ( , )R , n ∈Z, dlq qkoho sup ( , ) n n C Ex m ∈Z R < + ∞ . Qkwo funkciq f t n( , ) = df f tn( ) [ elementom prostoru � 0 , to funkciq x t n( , ) = df x tn( ) [ elementom prostoru � m . Cq teorema, qk i teoremaK5, takoΩ [ naslidkom teoremK1 i 3. Pryklad83. Rozhlqnemo operatory C L E Ek p, ( , )∈ , k, p ∈ Z , dlq qkyx k k p L E E p C ∈ ∈ ∑ ∑ Z Z , ( , ) < + ∞ , i dovil\ni dijsni çysla ∆p , p ∈ Z . Vyznaçymo linijnyj operator C : � 0 → � 0 rivnistg ( )( , )Cx t n = k k p p p C x t n k ∈ ∈ ∑ ∑ + + Z Z , ( , )∆ , ( , )t n ∈ ×R Z. Cej operator, oçevydno, avtonomnyj, neperervnyj i c -neperervnyj. Oskil\ky H ( ) { }C C= , to zavdqky teoremamK1, 3 i 4 dlq systemy rivnqn\ ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 3 412 V. G. SLGSARÇUK d x t dt m n m ( ) = k k p n k p p nC x t f t ∈ + ∈ ∑ ∑ + + Z Z , ( ) ( )∆ , (30) n ∈Z, t ∈R , de fn , n ∈Z, — elementy prostoru C E0( , )R , wo zadovol\nqgt\ umovu (27), i m ∈N , spravdΩu[t\sq taka teorema. Teorema87. Qkwo linijna odnoridna systema rivnqn\ d x t dt m n m ( ) = k k p n k p p C x t ∈ + ∈ ∑ ∑ + Z Z , ( )∆ , n ∈Z, t ∈R , ma[ lyße nul\ovyj rozv’qzok, to dlq funkcij f C En ∈ 0( , )R , n ∈Z, wo zado- vol\nqgt\ (27), systema rivnqn\ (30) ma[ [dynyj rozv’qzok x C En m∈ ( , )R , n ∈Z, dlq qkoho sup ( , ) n n C Ex m ∈Z R < + ∞ , do toho Ω funkciq x t n( , ) = df x tn( ) [ elementom prostoru � 1, qkwo funkciq f t n( , ) = df f tn( ) [ elementom prostoru � 0 . 1. Muxamadyev ∏. Ob obratymosty funkcyonal\n¥x operatorov v prostranstve ohranyçenn¥x na osy funkcyj // Mat. zametky. – 1972. – 11, # 3. – S.K269 – 274. 2. Muxamadyev ∏. Yssledovanyq po teoryy peryodyçeskyx y ohranyçenn¥x reßenyj dyffe- rencyal\n¥x uravnenyj: Dys. … d-ra fyz.-mat. nauk. – Dußanbe, 1978. – 289 s. 3. Slgsarçuk V. E. Obratymost\ poçty peryodyçeskyx c -neprer¥vn¥x funkcyonal\n¥x ope- ratorov // Mat. sb. – 1981. – 116, # 4. – S.K483 – 501. 4. Slgsarçuk V. E. Yntehral\noe predstavlenye c -neprer¥vn¥x lynejn¥x operatorov // Dokl. AN USSR. Ser.KA. – 1981. – # 8. – S.K34 – 37. 5. Slgsarçuk V. E. Obratymost\ neavtonomn¥x dyfferencyal\no-funkcyonal\n¥x operato- rov // Mat. sb. – 1986. – 130, # 1. – S.K86 – 104. 6. Slgsarçuk V. E. Neobxodym¥e y dostatoçn¥e uslovyq obratymosty neavtonomn¥x funk- cyonal\no-dyfferencyal\n¥x operatorov // Mat. zametky. – 1987. – 42, # 2. – S.K262 – 267. 7. Slgsarçuk V. E. Neobxodym¥e y dostatoçn¥e uslovyq obratymosty ravnomerno c -nepre- r¥vn¥x funkcyonal\no-dyfferencyal\n¥x operatorov // Ukr. mat. Ωurn. – 1989. – 41, # 2. – S.K201 – 205. 8. Kurbatov V. H. Lynejn¥e dyfferencyal\no-raznostn¥e uravnenyq. – VoroneΩ: Yzd-vo VoroneΩ. un-t, 1990. – 168Ks. 9. Çan X¥u Bonh. Poçty peryodyçeskye y ohranyçenn¥e reßenyq lynejn¥x funkcyonal\no- dyfferencyal\n¥x uravnenyj: Dys. … d-ra fyz.-mat. nauk. – Kyev, 1993. – 255 s. 10. Slgsarçuk V. E. Metod c -neprer¥vn¥x operatorov v teoryy ympul\sn¥x system // Tez. dokl. Vsesogz. konf. po teoryy y pryloΩenyqm funkcyonal\no-dyfferencyal\n¥x urav- nenyj. – Dußanbe, 1987. – S.K102 – 103. 11. Slgsarçuk V. E. Slabo nelynejn¥e vozmuwenyq ympul\sn¥x system // Mat. fyzyka y ne- lynejn. mexanyka. – 1991. – V¥p.K15. – S. 32 – 35. 12. Slgsarçuk V. G. Oborotnist\ nelinijnyx riznycevyx operatoriv. – Rivne: Vyd-vo Nac. un- tu vodn. hosp-va ta pryrodokorystuvannq, 2006. – 233Ks. 13. Krasnosel\skyj M. A., Burd V. Í., Kolesov G. S. Nelynejn¥e poçty peryodyçeskye kole- banyq. – M.: Nauka, 1970. – 352 s. 14. Krejn S. H. Lynejn¥e uravnenyq v banaxovom prostranstve. – M.: Nauka, 1971. – 104 s. 15. Kolmohorov A. N., Fomyn S. V. ∏lement¥ teoryy funkcyj y funkcyonal\noho analyza. – M.: Nauka, 1968. – 496 s. 16. Demydovyç B. P. Lekcyy po matematyçeskoj teoryy ustojçyvosty. – M.: Nauka, 1967. – 472Ks. OderΩano 09.07.07 ISSN 1027-3190. Ukr. mat. Ωurn., 2008, t. 60, # 3
id umjimathkievua-article-3163
institution Ukrains’kyi Matematychnyi Zhurnal
keywords_txt_mv keywords
language Ukrainian
English
last_indexed 2026-03-24T02:37:25Z
publishDate 2008
publisher Institute of Mathematics, NAS of Ukraine
record_format ojs
resource_txt_mv umjimathkievua/f4/04812d57680f37ac2f8a1ca0a4fb71f4.pdf
spelling umjimathkievua-article-31632020-03-18T19:47:10Z Generalization of the Mukhamadiev theorem on the invertibility of functional operators in the space of bounded functions Узагальнення теореми Мухамадієва про оборотність функціональних операторів у просторі обмежених функцій Slyusarchuk, V. Yu. Слюсарчук, В. Ю. We obtain necessary and sufficient conditions of reversibility of the linear bounded operator d m / d t m + A in the space of functions bounded on R. Получены необходимые и достаточные условия обратимости линейного ограниченного оператора d m / d t m + A в пространстве ограниченных на R функций. Institute of Mathematics, NAS of Ukraine 2008-03-25 Article Article application/pdf https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/article/view/3163 Ukrains’kyi Matematychnyi Zhurnal; Vol. 60 No. 3 (2008); 398–412 Український математичний журнал; Том 60 № 3 (2008); 398–412 1027-3190 uk en https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/article/view/3163/3074 https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/article/view/3163/3075 Copyright (c) 2008 Slyusarchuk V. Yu.
spellingShingle Slyusarchuk, V. Yu.
Слюсарчук, В. Ю.
Generalization of the Mukhamadiev theorem on the invertibility of functional operators in the space of bounded functions
title Generalization of the Mukhamadiev theorem on the invertibility of functional operators in the space of bounded functions
title_alt Узагальнення теореми Мухамадієва про оборотність функціональних операторів у просторі обмежених функцій
title_full Generalization of the Mukhamadiev theorem on the invertibility of functional operators in the space of bounded functions
title_fullStr Generalization of the Mukhamadiev theorem on the invertibility of functional operators in the space of bounded functions
title_full_unstemmed Generalization of the Mukhamadiev theorem on the invertibility of functional operators in the space of bounded functions
title_short Generalization of the Mukhamadiev theorem on the invertibility of functional operators in the space of bounded functions
title_sort generalization of the mukhamadiev theorem on the invertibility of functional operators in the space of bounded functions
url https://umj.imath.kiev.ua/index.php/umj/article/view/3163
work_keys_str_mv AT slyusarchukvyu generalizationofthemukhamadievtheoremontheinvertibilityoffunctionaloperatorsinthespaceofboundedfunctions
AT slûsarčukvû generalizationofthemukhamadievtheoremontheinvertibilityoffunctionaloperatorsinthespaceofboundedfunctions
AT slyusarchukvyu uzagalʹnennâteoremimuhamadíêvaprooborotnístʹfunkcíonalʹnihoperatorívuprostoríobmeženihfunkcíj
AT slûsarčukvû uzagalʹnennâteoremimuhamadíêvaprooborotnístʹfunkcíonalʹnihoperatorívuprostoríobmeženihfunkcíj