1. 引言
Toeplitz算子的研究一直是算子理论研究的重点内容之一。Toeplitz算子理论将Toeplitz矩阵和函数空间建立纽带,使能够对无限维矩阵进行变换运算,为一般算子的研究提供模板和技术方法。Toeplitz算子也广泛应用于数值计算、信号检测与处理、和量子物理学等学科中。
设H表示无穷维复可分Hilbert空间,
表示其上所有有界线性算子构成的Banach代数。
称为正规算子,若
;
称为亚正规算子若
。亚正规算子是正规算子,正规算子作为亚正规算子的一个特殊情况。由于正规算子理论完备性,非正规算子的研究更能激发学者们的兴趣。亚正规算子是重要的非正规算子。此外,亚正规算子的研究与量子力学紧密联系,如海森堡对易关系、波算子、散射矩阵和扰动等。Bergman空间是指区域上平方可积的解析空间,Bergman空间是重要的解析函数空间理论,与算子理论一直以来的公开问题——不变子空间问题相关联。在20世纪80年代,与Bergman空间相关的算子理论研究蓬勃发展,这一时期的成果斐然,体现在1990年出版的《函数空间中的算子理论》一书中。在20世纪90年代,学者们对Bergman空间的研究取得了函数论和算子论两方面的突破。随着研究的进步,人们不再满足把算子理论局限于经典Bergman空间,进一步将算子理论上升到加权Bergman空间。诸多学者在加权Bergman空间上的研究,尽管面临着许多挑战,但是收获了丰富的理论成果,极大地推动了算子理论的发展。本文主要研究复平面上开单位圆盘上一般加权Bergman空间上Toeplitz算子的亚正规性,Bergman空间和加权Bergman空间上的关于亚正规的Toeplitz算子的研究,见参考文献 [1] [2] [3] [4] [5] 。
记
为复平面上的开单位圆盘。将
上的测度v定义为
,这里
代表
上的概率测度。Bergman空间是
上关于
测度的平方可积空间
的解析闭子空间,记为
。序列
定义为
这样Bergman空间
可表示成
其上内积有对应的表示
对于自然数n,
是
上的正规正交基。进而
上再生核为
本文总记
。这样
中的每个函数都有形如
和
这样的分解表达式。
记
是
上关于测度
的本性可测函数空间。若
,称
为在
上以
为符号的Toeplitz算子,
为以
为符号的Hankel算子
其中
,P是从
到
的正交投影。
2. 一般加权Bergman空间的结果
令
,Toeplitz算子
是亚正规算子,那么就有
。
为了简化本文定理的计算过程,引入下面两个引理。
引理2.1 若
为自然数,则
(2.1)
证明:对于自然数
,
引理2.2 令
,
,
。记
表示
的整数部分。则
1)
(2.2)
2)
(2.3)
3)
;
4)
.
证明:(1) 当
时,由Hankel算子的概念,
应用
的展开式和引理2.1得
将
带入,则结果得证。
(2) 对于
或
,
。当
时,带入式(2.2)得
相似地,当
时
(3)与(4)由式(2.2)直接可得。
定理2.3 设
,其中
,
且
。则
在
上是亚正规算子当且仅当
(2.4)
同时成立。
证明:由Toeplitz算子与Hankel算子的基本性质,得
带入
有,
。进一步,
(2.5)
上式用
代替
,结合式(2.6)得到
(2.6)
在
上是亚正规的当且仅当
。而
(2.7)
应用引理2.2(2)得到
(2.8)
和
(2.9)
所以
分别取
为
可得定理,证毕。
若
,则
同定理2.3,
为
上亚正规算子见参考文献 [1] ;若
,则
同定理2.3,
为
上亚正规算子见参考文献 [2] 。
3. 特殊加权Bergman空间的结果
以下研究由
诱导的
上测度
对应的加权Bergman空间上的亚正规Toeplitz算子。此时,
定理3.1设
,其中
,
且
。则
在
上是亚正规算子当且仅当
1) 若
,
,
2) 若
,
,
其中
证明:运用定理2.3,直接计算得
定理得证。
本文研究了复平面上开单位圆盘中一般和特殊加权Bergman空间上以调和多项式为符号的Toeplitz算子的亚正规性的充分必要条件。