URSS.ru Магазин научной книги
Обложка Миротин А.Р. Функциональный анализ и интегральные уравнения, или Как не потеряться в банаховом пространстве Обложка Миротин А.Р. Функциональный анализ и интегральные уравнения, или Как не потеряться в банаховом пространстве
Id: 267536
1102

Функциональный анализ и интегральные уравнения, или Как не потеряться в банаховом пространстве

2022. 232 с.
Типографская бумага

Аннотация

Настоящее учебное пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по математическим специальностям, и их преподавателей. Книга написана активно работающим специалистом в области функционального анализа, автором более ста научных статей и нескольких монографий. Задача, стоявшая перед ним при ее написании, состояла в том, чтобы материал основной части пособия можно было изложить в пределах годового университетского... (Подробнее)


Содержание
top
Предисловие6
Введение8
Тема 1. Краткое введение в теорию множеств и отображений9
§ 1.1. Множества и отображения9
§ 1.2. Счетные и несчетные множества15
Упражнения к теме 118
Тема 2. Элементы теории меры20
§ 2.1. Мера Лебега на числовой прямой20
§ 2.2. Общее понятие меры24
§ 2.3. Мера Лебега—Стилтьеса30
Упражнения к теме 231
Тема 3. Интеграл Лебега33
§ 3.1. Измеримые функции33
§ 3.2. Определение интеграла Лебега и его простейшие свойства36
§ 3.3. Дальнейшие свойства интеграла Лебега42
§ 3.4. Теорема Радона—Никодима45
§ 3.5. Произведение мер. Теорема Фубини45
Упражнения к теме 346
Тема 4. Теория метрических пространств49
§ 4.1. Определения и примеры49
§ 4.2. Топология метрических пространств53
§ 4.3. Непрерывные отображения метрических пространств57
§ 4.4. Полные метрические пространства58
§ 4.5. Компактные метрические пространства64
§ 4.6. Принцип сжимающих отображений69
§ 4.7. Приложения к интегральным уравнениям72
Упражнения к теме 473
Тема 5. Нормированные пространства и операторы в них78
§ 5.1. Нормированные и банаховы пространства78
§ 5.2. Пространство линейных ограниченных операторов86
§ 5.3. Обратный оператор92
§ 5.4. Теорема Банаха об открытом операторе и ее следствия94
§ 5.5. Принцип равномерной ограниченности98
§ 5.6. Линейные непрерывные функционалы. Теорема Хана—Банаха100
§ 5.7. Спектр оператора107
Упражнения к теме 5110
Тема 6. Гильбертовы пространства и операторы в них119
§ 6.1. Определения и примеры119
§ 6.2. Ортонормированные системы и ряды Фурье по ним123
§ 6.3. Сопряженный оператор131
§ 6.4. Самосопряженные операторы134
§ 6.5. Компактные операторы. Теорема Гильберта139
§ 6.6. Нетеровы (фредгольмовы) операторы в гильбертовых пространствах147
Упражнения к теме 6150
Тема 7. Интегральные уравнения158
§ 7.1. Интегральные уравнения второго рода158
§ 7.2. Интегральные уравнения с вырожденным ядром162
§ 7.3. Интегральные уравнения первого рода163
Упражнения к теме 7166
Приложение 1. Понятие о методах решения некорректных задач169
Приложение 2. Элементы теории обработки сигналов174
§ 1. Виды сигналов174
§ 2. Фильтры (системы) с дискретным временем176
§ 3. Фильтры с непрерывным временем183
§ 4. Теорема отсчетов187
Приложение 3. Полугруппы операторов и дифференциальные уравнения189
Приложение 4. Принцип неопределенности в квантовой механике195
Приложение 5. Теоремы о неподвижных точках199
Приложение 6. Метод Ритца204
Приложение 7. Прогнозирование случайных процессов209
Приложение 8. Задача Дирихле214
Литература217
Предметный указатель218

Предисловие
top

Настоящее учебное пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по математическим специальностям, и, прежде всего, студентам специальностей «прикладная математика» и «экономическая кибернетика». Задача, стоявшая перед автором при написании пособия, состояла в том, чтобы предлагаемый материал можно было действительно изложить в пределах годового университетского курса. Поэтому ряд простых (хотя и важных) утверждений сформулирован в нем в виде упражнений. Благодаря наличию превосходных курсов функционального анализа и интегральных уравнений, таких, как, например, [1, 2, 5, 7–9, 12, 21–23] (а также потому, что на лекции по функциональному анализу и интегральным уравнениям на указанных специальностях, как правило, отводится не более 40 часов) автор позволил себе часть теорем сформулировать без доказательства, ограничившись соответствующими ссылками на указанные учебники в расчете на самостоятельную работу студентов. Вместе с тем, несмотря на небольшой объем (основной текст без приложений занимает около 130 страниц), основные принципы функционального анализа, важнейшие теоремы спектральной теории и теории интегральных уравнений, предусмотренные программой, даны с полными доказательствами. Отметим также, что в пособии теория меры на прямой строится на основе подхода Валле-Пуссена, а геометрия гильбертовых пространств — на основе теории рядов Фурье по ортонормированным системам. К другим особенностям изложения можно отнести простое определение интеграла Лебега, упрощенное доказательство теоремы Банаха об открытом операторе, а также большое число упражнений (часть из которых представляют собой элементы доказательств некоторых теорем), призванных стимулировать активное усвоение материала. Этим объясняется и большое количество задач на доказательство. Автор разделяет убеждение, что единственный способ научиться математике — это решать математические задачи.

Поскольку данное учебное пособие предназначено прежде всего для будущих математиков-прикладников и специалистов по экономической кибернетике, в нем больше, чем обычно, уделяется места прикладным вопросам: приложениям к теории некорректных задач, теории обработки сигналов, дифференциальным уравнениям, квантовой механике, методам решения нелинейных уравнений, численным методам, теории прогнозирования (разумеется, при желании этот список можно было бы значительно расширить). Отличительной чертой пособия являются восемь приложений, посвященных указанным применениям общей теории. Прочитав (или просто пролистав) приложения, читатель сможет получить некоторое представление об этих применениях. Материал приложений опирается лишь на стандартные факты программы и может быть использован лектором для «оживления» изложения.

Конец каждой темы содержит объединенный список всех упражнений (задач) по данной теме, причем в этом случае значительная часть задач снабжена указаниями. Более трудные задачи отмечены звездочками. Всего пособие содержит более двухсот восьмидесяти задач и может использоваться также и в качестве задачника. Нумерация определений, теорем, лемм и формул — раздельная по параграфам.

Знак := читается «равняется по определению». Конец доказательства обозначается знаком .

Автор благодарит профессоров Ю. М. Вувуникяна, В. Г. Кротова и доцента Г. Н. Казимирова, прочитавших рукопись или отдельные ее главы и сделавших ряд замечаний, улучшивших изложение.


Об авторе
top
photoМиротин Адольф Рувимович
Доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой математического анализа и дифференциальных уравнений Гомельского государственного университета имени Ф. Скорины. Выпускник аспирантуры механико-математического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова. Опубликовал около 200 научных работ по функциональному и гармоническому анализу, теории меры и интеграла и теории функций, а также преподаванию математики в высшей школе. Автор 8 книг — монографий и учебных пособий. Награжден нагрудным знаком «Отличник народного образования Республики Беларусь». Дважды лауреат Первой премии Специального фонда Президента Республики Беларусь за особый вклад в развитие способностей одаренных учащихся и студентов.