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Putnam の不等式の拡張について(作用素の構造に関する作用素論の最近の話題)

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(1)

Putnam

の不等式の拡張について

神奈川大学

宗雄

(Muneo Ch6)

cornplex Hilbert space $\mathcal{H}$ 上の hyponormal作用素 $T$ に対する Putnam の不等式

$||T^{*}T- \tau\tau*||\leq\frac{1}{\pi}m_{2}(\sigma(T))$

(ここで $m_{2}$ はplanar Lebesgue measure である) は現在のところ次のような拡張がある.

1. $p$-hyponornlal作用素への拡張.

作用素 $T$ : phyponormal if $(T^{*}T)^{p}\geq(TT^{*})^{p}$.

特に$p= \frac{\rceil \mathrm{A}}{2}$ のとき $T$ を semi-hyponormal と呼ぶ.

この作用素については次の不等式が成り立つ.

$||( \tau*\tau)^{p}-(T\tau*)^{p}||\leq\frac{p}{\pi}\int\int_{\sigma(T)}r^{2}-1dprd\theta$

$P\geq$

A

のときは D. Xia [10] で示されている.

$0<p< \frac{1}{2}$ のときは M. Ch\={o} and M. Itoh [1] で示された.

2. 中路先生による拡張. 中路先生は論文同で次の結果を示した

.

$T$:hyponormal作用素とし $K$ は任意の有界線形作用素とし$TK=KT$ を満たすものとす

る. このとき

$||T^{*}K-K\tau^{*}||\leq 2\cdot(\wedge m_{2}(\sigma(\overline{\pi}T)))^{-}\overline{2}||K||$

3. $n$-tuple への拡張. $\mathrm{T}=(T_{1_{2}}\ldots$,

T

のを可換な作用素としたとき

$||\mathrm{T},$$\mathrm{T}^{*}$の式$||\leq\alpha\cdot meoS(\sigma(\mathrm{T}))$

のような形の不等式が望まし\vee \searrow ただし $\alpha$ は定数で $\sigma(\mathrm{T})$ は $\mathrm{T}$

の Taylorspectrum である.

$,\mathrm{D}$

.

Xia は [9] で非常に特殊な $n$-tuple 即ち $\mathrm{T}=(U_{1}A, \ldots, U_{n}A),$ $A\geq 0$, でさらに $(U_{1}, \ldots, U_{n})$

が可換なユニタリ一作用素のときに拡張を得ているので, ここではそれについて解説する.

簡単のため $n=2$ と口る.

数理解析研究所講究録

(2)

$\mathrm{U}=(U_{1}, U_{2})$ を可換なユニタリー作用素とする. 作用素 $\mathrm{Q}_{j}(j=1,2)$ を次のように定

義する

$\mathrm{Q}_{j}T=\tau-U_{jj}TU^{*}$ $(T\in B(\mathcal{H}))$.

そこで $A\in B(\mathcal{H})$ and $A\geq 0$ に対して. $(\mathrm{U}, A)$ は次のとき semi-hyponormal と呼ばれる

Ql蓋,$\mathrm{Q}_{2}A$ and $\mathrm{Q}_{1}\mathrm{Q}_{2}A\geq 0$.

この定義からすぐに$(\mathrm{U}, A)$ が semi-hyponormal のとき各作用素 $U_{j}A$ は semi-hyponormal

である. もし

$S_{j}^{\pm}(T)=s- \lim_{\pm narrow\infty}(Uj-n_{T}U_{j}^{n})$

$\emptyset\grave{\grave{:}}\mathcal{T}^{-}\neq\not\in \mathrm{E}\text{するとき}S^{\pm}$. $(T)\ovalbox{\tt\small REJECT} 2$:the polarsymbols of$Tk\Re l\mathrm{h}\backslash \backslash h\text{る}$. $U_{j}Aj\mathfrak{h}\grave{\grave{)}}$ semi-hyponormal$\mathrm{t}\mathrm{O}$

$\not\geq:\text{き}\ovalbox{\tt\small REJECT}\mathrm{h}S_{j}\pm(A)\ovalbox{\tt\small REJECT}\mathrm{h}\#\neq-\tau\pm \text{す_{る}}$.

$0\leq k\leq 1l^{}\mathrm{c}\mathrm{X}^{\backslash }" \mathrm{J}\text{し}- \mathrm{c}$,

$(kS_{j}^{+}+(1-k)s_{j}-)\tau=kS_{j}^{+}(T)+(1-k)s_{j}-(\tau)$.

とし $\mathrm{k}=(k_{1}, k_{2})\in[0,1]^{2}$ と $(\mathrm{U}, A)$ :semi-hyponormalに対して the generalized polar

symbols $A_{\mathrm{k}}$ of$A$ は次のように定義する

$A_{\mathrm{k}}= \prod_{=j1}^{2}(kjS_{j}^{+}+(1-kj)s_{j}^{-)A}$.

このとき作用素 $(\mathrm{U}, \text{蓋_{}\mathrm{k}})$ は可換な作用素の3-tuple になっている. そこで $(\mathrm{U}, A)$ のspectrum

を次のように定義する.

$\sigma(\mathrm{U}, A)=\cup \mathrm{k}\in[0,1]^{2}\sigma ja(\mathrm{U}, A_{\mathrm{k}})$.

ここで$\sigma_{ja}(\mathrm{U}, A_{\mathrm{k}})$ は $(\mathrm{U}, \text{蓋_{}\mathrm{k}})$ のjointapproximatepointspectrum である. 即ち $(z_{1} , z_{2} , z_{3})\in$

$\sigma_{ja}(\mathrm{U}, A_{\mathrm{k}})$ ifand only if there exists a sequence $\{x_{n}\}$ of unit vectors such that

$(U_{1}-\mathcal{Z}_{1})X_{n}arrow 0,$$(U_{2}-z_{2})xnarrow 0$ and $(A_{\mathrm{k}}-z_{3})_{X}narrow 0$.

また, $m_{j}$ を normalized Haar measurein $\mathrm{T}=\{z\in \mathrm{C} : |z|=1\}$, 即ち

$dm_{j}= \frac{1}{2\pi}d\theta_{j}$ $(e^{i\theta_{j}}\in \mathrm{T})$

とし, さらに $m=m_{1^{\cross}}m2\cross dr$ とする. 以上の下で $\mathrm{D}$. Xia

さんは次の拡張を得た.

Theorem 1 (Th. 5 of [9]). Let $(\mathrm{U}, A)$ be semi-hypono$7mal$. Then

$||\mathrm{Q}_{1}\mathrm{Q}_{2}A||\leq m(\sigma(\mathrm{U}, A))$.

(3)

これは p–hyponormal tuples にもすぐに次のように拡張できる. まず $A\in B(\mathcal{H})$ and $A\geqq 0$ とし. $(\mathrm{U}, A)$ は次のとき p–hyponormal と呼ぶ

$\mathrm{Q}_{1}A^{2_{\mathrm{P}}},$ $\mathrm{Q}_{2}A2p$ and $\mathrm{Q}_{1}\mathrm{Q}_{2}A^{2p}\geq 0$.

そして $(\mathrm{U}, A)$

:

$P$-hyponormal と $0\leq k\leq 1$ に対して

$\{kS_{j}^{+}+(1-k)s_{j}-\}A=\{kS_{j}^{+}(A2p)+(1-k)s_{j}^{-}(A2p)\}^{\frac{1}{2p}}$

とし, さらに$\mathrm{k}=(k_{1}, k_{2})\in[0,1]^{2}$, に対して the generalized polar symbols $\text{蓋_{}(\mathrm{k})}$ of$A$ を

次のように定義する.

$A_{(\mathrm{k})}= \prod_{=j1}^{2}\{k_{j}s_{j}+(+1-kj)S_{j}-\}A$.

そしてjoint spectrum $\sigma(\mathrm{U}, A)$ は

$\sigma(\mathrm{U}, A)=\bigcup_{2\mathrm{k}\in[0,1]}\sigma_{ja}(\mathrm{U}, A)(\mathrm{k})$.

と定義すると, 次の結果を得る.

Theorem 2 Let ($\mathrm{U}$,

蓋) be p–hyponormal Then

$|| \mathrm{Q}_{1}\mathrm{Q}_{2}A^{2}p||\leq\frac{2p}{(2\pi)^{2}}\int\int_{\sigma(\mathrm{U},A)}r-p1d2\theta 1d\theta_{2}$dr.

最後に semi-hyponormal 作用素 $T$ が $T=UA$ と polar 分解され, さらに $u$ がユニタ

リ–作用素となっているときは $0\leq k\leq 1$ に対して

蓋k $=ks_{U()}^{+}\text{蓋}+(1-k)s_{U}-(A)$

とし

a$(U, A)= \bigcup_{\leq 0\leq k1}\sigma ja$(

$U$,蓋k)

とするとき

$re^{i\theta}\in\sigma(\tau)$ $\Leftrightarrow$ $(e^{i\theta}, r)\in\sigma(U, A)$

が成り立つ. 従って極座標に変換しただけのことになる. もちろん, この結果は

P-hyponormal

作用素に対しても同様に成立する. 詳しくは [3] の論文を参照下さい.

(4)

References

[1] M. Ch\={o} and M. Itoh, Putnam’s inequality for $\iota\succ \mathrm{h}\mathrm{y}\mathrm{p}_{0}\mathrm{n}\mathrm{o}\mathrm{r}\mathrm{m}\mathrm{a}1$ operators, Proc. Amer.

Math. J. 123(1995), 2435-2440.

[2] M. Ch\={o} and M. Itoh, On spectra of p–hyponormal operators, Integral Equations and

Operator Theory 23(1995), 287-293.

[3] M. Ch\={o} and T. Huruya, Putnam’s inequality for p–hyponormal $n$-tuples, preprint.

[4] R. Curto, On the connectedness of invertible $n$-tuples, Indiana Univ. Math. J.

29(1980),

393-406.

[5] R. Curto, P. Muhly andD. Xia, A trace estimate for p–hyponormal operators, Integral

Equations and Operator Theory 6(1983), 507-514.

[6] T. Nakazi, Complete spectral area estimates and self-commutators, Michigan Math.

J. 35 (1988), 435-441.

[7] C. R. Putnam, Commutation properties of Hilbert space operators, Springer-Verlag,

1967.

[8] J. L. Taylor, A joint spectrum for several commuting operators, J. Funct. Anal.

6(1970), 172-191.

[9] D. Xia, Onthesemi-hyponormal$n$-tupleof operators, Integral Equations andOperator

Theory 6(1983),

879-898.

[10] D. Xia, Spectral Theory of Hyponormal Operators, Birkh\"auser 1983.

参照

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