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फ्रेडहोम सूचकांक

1903
  • Erik Ivar Fredholm
Mathematician's desk with functional analysis materials and equations on Fredholm index.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

फ्रेडहोम सूचकांक सामान्यीकरण करता है रैंक-शून्यता प्रमेय बैनच स्पेस जैसे अनंत-आयामी स्पेस के लिए। फ्रेडहोम ऑपरेटर [latex]T: X to Y[/latex] के लिए, इसका इंडेक्स [latex]text{ind}(T) = dim(ker(T)) – dim(text{coker}(T))[/latex] के रूप में परिभाषित किया जाता है, जहाँ कोकर्नेल का आयाम यह मापता है कि छवि संपूर्ण स्पेस से कितनी दूर है। ऑपरेटर के छोटे-मोटे बदलावों के बावजूद यह इंडेक्स एक स्थिर पूर्णांक मान होता है।

रैंक-शून्यता प्रमेय, [latex]dim(V) – text{rank}(T) = text{nullity}(T)[/latex], परिमित-आयामी सदिश स्थानों के बीच रैखिक मानचित्रों के लिए मान्य है। इस संदर्भ में, [latex]dim(V) – text{rank}(T)[/latex] कोकर्नेल का आयाम है, [latex]text{coker}(T) = W/text{im}(T)[/latex]। इस प्रकार, प्रमेय को [latex]dim(ker(T)) – dim(text{coker}(T)) = 0[/latex] के रूप में लिखा जा सकता है। फ्रेडहोम सूचकांक इस विचार को फ्रेडहोम ऑपरेटरों तक विस्तारित करता है, जो बानाच स्थानों के बीच परिबद्ध रैखिक ऑपरेटर हैं जिनके कर्नेल और कोकर्नेल दोनों परिमित-आयामी हैं।

ऐसे ऑपरेटर [latex]T: X to Y[/latex] के लिए, फ्रेडहोम सूचकांक [latex]text{ind}(T) = dim(ker(T)) – dim(text{coker}(T))[/latex] होता है। परिमित-आयामी स्थिति के विपरीत, जहाँ यह अंतर हमेशा शून्य होता है, अनंत-आयामी स्थानों के लिए, सूचकांक कोई भी पूर्णांक हो सकता है। सूचकांक का एक प्रमुख गुण इसकी स्थिरता है: यह ऑपरेटर के कॉम्पैक्ट विक्षोभ के तहत नहीं बदलता है। इसका अर्थ है कि यदि [latex]K[/latex] एक कॉम्पैक्ट ऑपरेटर है, तो [latex]text{ind}(T+K) = text{ind}(T)[/latex]।

कोकर्नेल की अवधारणा इस सामान्यीकरण के लिए महत्वपूर्ण है। किसी मानचित्र T: X → Y के लिए, छवि im(T) कोडोमेन Y का एक उपस्थान है। कोकर्नेल, coker(T), भागफल स्थान Y / im(T) है। इसका आयाम Y में उन स्वतंत्र दिशाओं की संख्या को मापता है जिन तक T नहीं पहुँचता है। परिमित आयामों में, रैंक-शून्यता प्रमेय का तात्पर्य है dim(ker(T)) = dim(coker(T))। अनंत आयामों में, यह समानता टूट जाती है, लेकिन इन दो सीमित आयामों के बीच का अंतर एक स्थिर पूर्णांक बना रहता है, जिसे फ्रेडहोम सूचकांक कहा जाता है।

यह स्थिरता सूचकांक को एक शक्तिशाली टोपोलॉजिकल इनवेरिएंट बनाती है। यह एटियाह-सिंगर सूचकांक प्रमेय में केंद्रीय भूमिका निभाता है, जो 20वीं शताब्दी के गणित के सबसे महत्वपूर्ण परिणामों में से एक है। यह प्रमेय एक कॉम्पैक्ट मैनिफोल्ड पर एक डिफरेंशियल ऑपरेटर के विश्लेषणात्मक सूचकांक को उस मैनिफोल्ड के टोपोलॉजिकल इनवेरिएंट से जोड़ता है। यह विश्लेषण और टोपोलॉजी के बीच की खाई को पाटता है, जिसके सैद्धांतिक भौतिकी और ज्यामिति में दूरगामी परिणाम हैं।

UNESCO Nomenclature: 1202
• विश्लेषण

Type

सार प्रणाली

व्यवधान

ठोस

उपयोग

विशिष्ट/विशेषज्ञ

शगुन

  • परिमित-आयामी स्थानों के लिए रैंक-शून्यता प्रमेय।
  • विटो वोल्टेरा और एरिक इवर फ्रेडहोम द्वारा विकसित अभिन्न समीकरणों का सिद्धांत।
  • स्टीफ़न बानाच द्वारा कार्यात्मक विश्लेषण और बानाच स्पेस की अवधारणा का विकास।
  • कॉम्पैक्ट ऑपरेटरों का सिद्धांत।
  • फ्रिट्ज नोएथर का विलक्षण समाकल समीकरणों पर किया गया कार्य, जिसने सूचकांक की अवधारणा को प्रस्तुत किया।

आवेदन

  • अवकल ज्यामिति और टोपोलॉजी में अतियाह-सिंगर सूचकांक प्रमेय।
  • क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत।
  • ऑपरेटरों का स्पेक्ट्रल सिद्धांत।
  • आंशिक अवकल समीकरणों की हल करने की क्षमता का अध्ययन करना।
  • बीजीय टोपोलॉजी में k-सिद्धांत।

पेटेंट:

NA

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संबंधित विषय: फ्रेडहोम सूचकांक, कार्यात्मक विश्लेषण, बानाच स्पेस, फ्रेडहोम ऑपरेटर, कर्नेल, कोकर्नेल, अतियाह-सिंगर सूचकांक प्रमेय, ऑपरेटर सिद्धांत, टोपोलॉजिकल इनवेरिएंट, अनंत-आयामी।

ऐतिहासिक संदर्भ

फ्रेडहोम सूचकांक

1884
1896
1900
1903
1914
1924
1925
1854
1895
1899
1900
1911
1922
1925
1928

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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