1. 引言
2013年Sungeun找到了几类复对称算子的矩阵并研究了其可分解性及应用。特别地,
其中C是共轭算子,证明了如果A是复对称的则T可分解的充要条件为A也是可分解的 [1]。
2019年,Dong-O Kang利用
上的共轭算子
,得到结论:Toeplitz算子T关于共轭算子
复对称当且仅当T关于共轭算子
复对称。借此他构造了一个块Toeplitz算子关于特殊的共轭算子
复对称的充要条件 [2]。
2. 预备知识
本文中,
表示复可分Hilbert空间
上所有有界线性算子的集合。记
上的恒等算子为I。
定义2.1 若算子
满足对于
,且满足下列条件:
1)
,
2)
。
则称S为共轭线性算子。
定义2.2 假设
是共轭线性算子,如果满足
1)
,
2)
,
其中
。称C为共轭算子。
定义2.3 对于算子
,若存在一个共轭算子C使得
,则称T为C-对称。如果T是C-对称,那么T也称为复对称。
令
,
,
。
是由所有
复矩阵构成的集合。对于矩阵值函数
,定义
是向量值Hardy空间
上以
为符号的块Toepliz算子,即
其中
是
上的正交射影。
特别地,如果
,
,那么块Toeplitz算子在
有如下表示:
本文引入一个共轭算子
作为构造共轭算子C的关键,下面对
的相关内容进行介绍:
定义2.4 [3] 记q为序列
,其中
。令
,即
其中
是f的傅里叶系数。f的幂级数表示为
命题2.5 [3]
是
中的共轭算子。
定义2.6 [3] 对于序列
,若存在
,使得
则称这个序列为n度等比序列,且比率为
。所有的等比序列都被称为自然等比序列。
定义2.7 [3] 对于算子
,若存在
中一个共轭算子
使得
则称算子T是
-对称的。
定理2.8 [3] 若Toeplitz算子
是
-对称的,那么q是一个自然等比序列。换句话说,对于
3. 向量值Hardy空间上的2阶复对称块Toeplitz算子
本部分通过构造2阶复共轭算子来研究2阶复对称块Toeplitz算子。首先我们找出2阶共轭矩阵,考虑下述问题:
若
。
,那么有以下三种情况:
在文献 [2] 中,作者基于上面的第三种情况,构造了向量值Hardy空间上2阶共轭算子
,研究了向量值Hardy空间上的关于C复对称的块Toeplitz算子问题。基于上述论文,本文将进一步研究向量值Hardy空间上关于共轭算子
复对称的块Toeplitz算子。
在本文中
一直代表上述共轭算子。
下证
是共轭算子。由
是Hardy空间上的共轭算子和上面的讨论,只需证
,
,
,
故
是共轭算子得证。
还可以验证形如
的算子不是共轭算子。而
是共轭算子。事实上
可以用任意的共轭算子替换仍得共轭算子。
定理3.1 假设
,
是关于共轭算子
的复对称算子当且仅当
其中
。
证明 因为
是关于
的复对称算子,所以
。计算可得
对比可得
由定理2.8可得
由定义2.6可知
,所以
解得
整理得,对
,
注3.2 记
定理3.1* 假设
,
是关于共轭算子
的复对称算子当且仅当
其中
,且
,
。
推论3.2 假设
,
是关于共轭算子
的复对称算子当且仅当
其中
。
下面研究关于另一类共轭算子的2阶复对称块Toeplitz算子。
本文以下记
显然其为共轭算子。
定理3.3
是关于共轭算子
的复对称算子当且仅当
其中
。
证明 由
是关于共轭算子
的复对称算子当且仅当
关于
是复对称的,且
。又由定理2.8可得
4. 向量值Hardy空间的3阶复对称块Toeplitz算子
在前文的基础上,我们研究向量值Hardy空间上的3阶复对称块Toeplitz算子。本小节给出两个共轭算子,讨论关于这两类共轭算子的复对称块Toeplitz算子。
记
,
。由前面的讨论,显然
是共轭算子。
命题4.1 假设
,
,
是关于共轭算子
的复对称算子当且仅当
证明 通过划分矩阵得
其中,
,
。
因为
是关于
的复对称算子,
,得
对比得
由定理2.8和定理3.3,有

即
对
成立。
同理可得以下推论,
推论4.2 假设
,
,
是关于共轭算子
的复对称算子当且仅当

5. 向量值Hardy空间的n阶复对称块Toeplitz算子
本部分研究关于某个共轭算子
的n阶复对称块Toeplitz算子。
记
其中
是共轭算子。显然
也是共轭算子。
命题5.1 假设
。
是关于共轭算子
的复对称算子当且仅当
证明 对矩阵分块得
其中
,
,
。
因为
是关于
的复对称算子,由于
,对比可得
进而
和
由定理2.8和定理3.3可得
所以
对于
成立。
6. 结论与展望
本文研究了向量值Hardy空间中的复对称块Toeplitz算子问题,利用
构造了不同的块共轭算子,描述出2阶、3阶和n阶复对称块Toeplitz算子
的符号特征。
应用本文方法还会得到其他复对称块Toeplitz算子的实例。在以后的研究中,会有更复杂的共轭算子,进而可以更加深入地研究复对称块Toeplitz算子问题。