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Tópicos Avançados

Operadores Auto-Adjuntos

Vejamos a definição e alguns resultados sobre operadores auto-adjuntos, um tipo de operador normal. Os operadores auto-adjuntos são o objeto central do Teorema Espectral, um dos principais resultados da Álgebra Linear e tópico subsequente.

Como exemplo, considere o operador linear TL(R2)T\in \mathcal{L}(\mathbb{R}^{2}) dado por T(x,y)=(x,2y)T(x,y)=(x,2y). Utilizando as propriedades da adjunta e produto interno canônico, temos que:

(1,0),T(x,y)=T(1,0),(x,y)=(1,0),(x,y)=x(0,1),T(x,y)=T(0,1),(x,y)=(0,2),(x,y)=2y\begin{align} &\langle (1,0) , T^{*}(x,y) \rangle=\langle T(1,0) , (x,y) \rangle=\langle (1,0) , (x,y) \rangle=x \\ & \langle (0,1) , T^{*}(x,y) \rangle=\langle T(0,1) , (x,y) \rangle=\langle (0,2) , (x,y) \rangle=2y \end{align}

Ou seja, dado que ei,(x1,,xn)\langle e_{i} , (x_{1},\dots,x_{n}) \rangle nos dá a coordenada xix_{i}, isso mostra que para todo (x,y)R2(x,y)\in \mathbb{R}^{2} temos T(x,y)=(x,2y)=T(x,y)T^{*}(x,y)=(x,2y)=T(x,y). Portanto, T=TT=T^{*}, isto é, TT é auto-adjunto.

Matrizes de operadores auto-adjuntos

Como é de se esperar, operadores auto-adjuntos possuem uma equivalência matricial.

Voltando ao exemplo dado após a Definição 1, temos que T(1,0)=(1,0)T(1,0)=(1,0) e T(0,1)=(0,2)T(0,1)=(0,2). Logo, seja cc a base canônica:

[T]c=(1002)[T]_{c}=\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 2 \end{pmatrix}

Além disso,

([T]c)T=(1002)=[T]c([T]_{c})^{T}=\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 2 \end{pmatrix} = [T]_{c}

Portanto, [T]c[T]_{c} é uma matriz simétrica. Como a base canônica é ortonormal, verificamos novamente que TT é auto-adjunto.