Math Labs

Bài toán mở, Giải tích, nêu năm 1949

Bài toán không gian con bất biến

Còn mở

Cho HH là một không gian Hilbert phức khả ly có số chiều dim⁡H=∞\dim H = \infty và T:H→HT : H \to H là một toán tử tuyến tính bị chặn. Liệu có luôn tồn tại một không gian con tuyến tính đóng không tầm thường W⊂HW \subset H (tức là W≠{0}W \neq \{0\} và W≠HW \neq H) bất biến dưới TT, nghĩa là thỏa mãn T(W)⊆WT(W) \subseteq W hay không?

Hiện trạng nghiên cứu tính đến năm 2026

Tính đến năm 2026, bài toán không gian con bất biến cho không gian Hilbert phức khả ly vô hạn chiều vẫn còn mở. Các kết quả khẳng định đã bao phủ nhiều lớp toán tử rộng—bao gồm toán tử chuẩn tắc, toán tử compact và compact đa thức, toán tử giao hoán với toán tử compact, toán tử dưới chuẩn tắc, và các phép co có phổ chứa đường tròn đơn vị T\mathbb{T}. Các bản preprint công bố năm 2023 của Per Enflo (`arXiv:2305.15442`) và của Charles W. Neville (`arXiv:2307.08176`) tuyên bố chứng minh khẳng định cho không gian Hilbert khả ly vẫn chưa được xác nhận qua bình duyệt.

Kết quả tốt nhất đã biết

  • Lomonosov (1973): mọi toán tử bị chặn không vô hướng trên không gian Banach giao hoán với một toán tử compact khác không đều có một không gian con đóng siêu bất biến không tầm thường.
  • Scott Brown (1978) và Brown–Chevreau–Pearcy (1988): mọi toán tử dưới chuẩn tắc trên không gian Hilbert, và mọi phép co TT có phổ σ(T)\sigma(T) chứa đường tròn đơn vị T\mathbb{T}, đều có một không gian con đóng bất biến không tầm thường.
  • Enflo (1976/1987) và Read (1985): tồn tại các toán tử tuyến tính bị chặn trên các không gian Banach khả ly (kể cả ℓ1\ell^1) không có không gian con đóng bất biến không tầm thường.

Công cụ và chỗ dừng

Công cụĐạt đượcChỗ dừng
Định lý điểm bất động Schauder và xấp xỉ compact (kỹ thuật Lomonosov)Chứng minh sự tồn tại không gian con siêu bất biến cho các toán tử giao hoán với toán tử compact khác khôngNhiều toán tử bị chặn trên HH không giao hoán với bất kỳ toán tử compact khác không nào
Phương pháp đại số đối ngẫu và giải tích hàm H∞H^\infty của Scott BrownGiải quyết bài toán cho toán tử dưới chuẩn tắc và các phép co có phổ giàu trên T\mathbb{T}Đòi hỏi giải tích hàm H∞H^\infty phong phú hoặc cấu trúc tập phổ không có sẵn cho các toán tử tựa lũy linh tổng quát

Câu hỏi còn mở

  • Mọi toán tử tuyến tính bị chặn tựa lũy linh TT (nghĩa là σ(T)={0}\sigma(T) = \{0\}) trên một không gian Hilbert khả ly vô hạn chiều có luôn có không gian con đóng bất biến không tầm thường hay không?
  • Mọi toán tử tuyến tính bị chặn trên không gian dãy phản xạ ℓp\ell^p với 1<p<∞1 < p < \infty, p≠2p \neq 2, có luôn có một không gian con đóng bất biến không tầm thường hay không?

Tài liệu tham khảo

  1. Victor I. Lomonosov (1973). Invariant subspaces for the family of operators which commute with a completely continuous operator · DOI:10.1007/BF01078890
  2. Per Enflo (1987). On the invariant subspace problem for Banach spaces · DOI:10.1007/BF02392560
  3. Heydar Radjavi, Peter Rosenthal (2003). Invariant Subspaces