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Min-max theorem

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1729: 1429: 1724:{\displaystyle {\begin{aligned}\lambda _{k}&=\max _{\begin{array}{c}{\mathcal {M}}\subset V\\\operatorname {dim} ({\mathcal {M}})=k\end{array}}\min _{\begin{array}{c}x\in {\mathcal {M}}\\\|x\|=1\end{array}}\langle x,Ax\rangle \\&=\min _{\begin{array}{c}{\mathcal {M}}\subset V\\\operatorname {dim} ({\mathcal {M}})=n-k+1\end{array}}\max _{\begin{array}{c}x\in {\mathcal {M}}\\\|x\|=1\end{array}}\langle x,Ax\rangle {\text{. }}\end{aligned}}} 6920: 50: 3923: 3429: 3059: 5545: 2274: 181:
This article first discusses the finite-dimensional case and its applications before considering compact operators on infinite-dimensional Hilbert spaces. We will see that for compact operators, the proof of the main theorem uses essentially the same idea from the finite-dimensional argument.
5853: 3680: 6268: 6164: 3118: 2779: 5388: 5133: 2410: 1413: 5292: 2050: 4887: 4480: 5696: 4993: 4666: 3918:{\displaystyle {\begin{aligned}\max _{S_{k}}\min _{x\in S_{k},\|x\|=1}(Ax,x)&=\lambda _{k}^{\downarrow },\\\min _{S_{k-1}}\max _{x\in S_{k-1}^{\perp },\|x\|=1}(Ax,x)&=\lambda _{k}^{\downarrow }.\end{aligned}}} 4014: 3570: 4554: 4365: 4243: 2717: 1941: 5307:
is the spectrum without isolated eigenvalues of finite multiplicity. Sometimes we have some eigenvalues below the essential spectrum, and we would like to approximate the eigenvalues and eigenfunctions.
7038: 702: 6956: 3622: 2508: 5684: 5376: 4781: 3685: 2458: 1434: 854: 566: 1869: 319: 6049: 902: 5918: 5610: 7873: 1304: 4142: 1202: 408: 1080: 6173: 6069: 6002: 3424:{\displaystyle \beta _{j}=\min _{x\in S_{m-j+1},\|x\|=1}(Bx,x)=\min _{x\in S_{m-j+1},\|x\|=1}(PAP^{*}x,x)=\min _{x\in S_{m-j+1},\|x\|=1}(A(P^{*}x),P^{*}x)\leq \alpha _{n-m+j},} 6949: 3054:{\displaystyle \beta _{j}=\max _{x\in S_{j},\|x\|=1}(Bx,x)=\max _{x\in S_{j},\|x\|=1}(PAP^{*}x,x)\geq \min _{S_{j}}\max _{x\in S_{j},\|x\|=1}(A(P^{*}x),P^{*}x)=\alpha _{j}.} 7975: 6809: 621: 5974: 1789: 1135: 5540:{\displaystyle E_{n}=\min _{\psi _{1},\ldots ,\psi _{n}}\max\{\langle \psi ,A\psi \rangle :\psi \in \operatorname {span} (\psi _{1},\ldots ,\psi _{n}),\,\|\psi \|=1\}} 1980: 4080: 7608: 804: 6942: 5012: 2285: 1228: 1007: 6472: 5171: 1759: 1309: 933: 1100: 975: 955: 772: 752: 732: 514: 494: 474: 2269:{\displaystyle \sigma _{k}^{\uparrow }=\min _{S:\dim(S)=k}\max _{x\in S,\|x\|=1}(M^{*}Mx,x)^{\frac {1}{2}}=\min _{S:\dim(S)=k}\max _{x\in S,\|x\|=1}\|Mx\|.} 6635: 7613: 7386: 5848:{\displaystyle E_{n}=\max _{\psi _{1},\ldots ,\psi _{n-1}}\min\{\langle \psi ,A\psi \rangle :\psi \perp \psi _{1},\ldots ,\psi _{n-1},\,\|\psi \|=1\}} 4792: 4376: 8036: 7960: 6762: 6617: 3628:
is infinite-dimensional, the above sequence of eigenvalues is necessarily infinite. We now apply the same reasoning as in the matrix case. Letting
338:. Clearly, the Rayleigh quotient of an eigenvector is its associated eigenvalue. Equivalently, the Rayleigh–Ritz quotient can be replaced by 7263: 7118: 6593: 4898: 7853: 4562: 7706: 7504: 7253: 6441: 3520: 7701: 7010: 7043: 4488: 4278: 4159: 3944: 6485: 2654: 1890: 7858: 7077: 6574: 6465: 6335: 3491: 2558: 171: 133: 7676: 6844: 629: 67: 7645: 7312: 7087: 6489: 114: 7635: 7630: 7623: 7559: 7443: 7307: 3582: 3503: 2467: 71: 2519: 86: 5630: 5322: 7868: 7379: 6640: 7248: 6696: 2418: 7494: 7164: 6923: 6645: 6630: 6458: 167: 8005: 7479: 6660: 811: 519: 93: 7925: 7156: 4726: 2567: 244: 185:
In the case that the operator is non-Hermitian, the theorem provides an equivalent characterization of the associated
7980: 7878: 7758: 7231: 6905: 6665: 6007: 1797: 7160: 6859: 6783: 3576: 859: 7474: 7215: 6900: 5865: 5557: 60: 7985: 7848: 7681: 7666: 7438: 7302: 7144: 6716: 6431: 6279: 100: 7567: 6650: 8031: 8026: 7577: 7448: 7372: 7236: 7123: 6969: 6752: 6553: 6625: 6355:
Fisk, Steve (2005). "A very short proof of Cauchy's interlace theorem for eigenvalues of Hermitian matrices".
4096: 1238: 1143: 7940: 7915: 7733: 7722: 7433: 7338: 6849: 344: 82: 7791: 7781: 7776: 7241: 6284: 6263:{\displaystyle \sup \sigma (A)=\sup _{\psi \in {\mathfrak {D}}(A),\|\psi \|=1}\langle \psi ,A\psi \rangle } 6159:{\displaystyle \inf \sigma (A)=\inf _{\psi \in {\mathfrak {D}}(A),\|\psi \|=1}\langle \psi ,A\psi \rangle } 7484: 7070: 6988: 6880: 6824: 6788: 1012: 7536: 7130: 7060: 6983: 6965: 190: 38: 7048: 5979: 7950: 7929: 7843: 7728: 7691: 7258: 7172: 7113: 7005: 6863: 7753: 7489: 7348: 7294: 7284: 7167: 7082: 6829: 6767: 6481: 151: 6311: 7883: 7812: 7743: 7587: 7549: 7210: 7065: 6854: 6721: 6391: 6356: 5941: 5304: 574: 7990: 7965: 7650: 7572: 6834: 6437: 6331: 1949: 1767: 1108: 219: 4053: 2004:. That is, the maximum value of the Rayleigh quotient is larger than the maximum eigenvalue. 107: 7995: 7696: 7544: 7499: 7423: 7353: 7200: 7190: 7139: 7092: 7053: 6839: 6757: 6726: 6706: 6691: 6686: 6681: 6518: 6416: 6383: 5303:
The min-max theorem also applies to (possibly unbounded) self-adjoint operators. Recall the
5128:{\displaystyle \inf _{S_{k-1}}\max _{x\in S_{k-1}^{\perp },\|x\|=1}(Ax,x)\geq \lambda _{k}.} 2405:{\displaystyle \sigma _{k}^{\uparrow }=\max _{S:\dim(S)=n-k+1}\min _{x\in S,\|x\|=1}\|Mx\|.} 215: 27:
Variational characterization of eigenvalues of compact Hermitian operators on Hilbert spaces
1982:
exactly as above in the Hermitian case. Then it is easy to see that the only eigenvalue of
7970: 7955: 7863: 7826: 7822: 7786: 7748: 7686: 7640: 7582: 7541: 7528: 7453: 7395: 7328: 7205: 7195: 7020: 7015: 6701: 6603: 6598: 6569: 6450: 3506:
of such an operator (the set of eigenvalues) is a set of real numbers whose only possible
777: 186: 31: 6528: 1408:{\textstyle \langle x,Ax\rangle =\sum _{i=k}^{n}|a_{i}|^{2}\lambda _{i}\leq \lambda _{k}} 6934: 5287:{\displaystyle \min _{S_{k-1}}\max _{x\in S_{k-1}^{\perp },\|x\|=1}(Ax,x)=\lambda _{k}.} 1207: 7920: 7899: 7817: 7807: 7618: 7525: 7458: 7418: 7343: 7149: 6890: 6742: 6543: 2018: 980: 175: 147: 8020: 7332: 7108: 7000: 6995: 6895: 6819: 6548: 6533: 6523: 3579:, as in the matrix case. (To emphasize that the sequence is decreasing, we may write 3507: 1741: 915: 7738: 7592: 7533: 7279: 7134: 6885: 6538: 6508: 1085: 960: 940: 757: 737: 717: 499: 479: 459: 17: 7364: 7935: 7520: 6814: 6804: 6711: 6513: 329: 49: 6330:. GSM. Vol. 14 (2nd ed.). Providence: American Mathematical Society. 4882:{\displaystyle \exists x\in S_{k-1}^{\perp }\,\|x\|=1,(Ax,x)\geq \lambda _{k}.} 4475:{\displaystyle \sup _{S_{k}}\min _{x\in S_{k},\|x\|=1}(Ax,x)\leq \lambda _{k}.} 7428: 7030: 6747: 6587: 6583: 6579: 6421: 6404: 4671:
This is the first part of min-max theorem for compact self-adjoint operators.
2044:). An immediate consequence of the first equality in the min-max theorem is: 7413: 7399: 4988:{\displaystyle \max _{x\in S_{k-1}^{\perp },\|x\|=1}(Ax,x)\geq \lambda _{k}} 3495: 178:. It can be viewed as the starting point of many results of similar nature. 4661:{\displaystyle \max _{S_{k}}\min _{x\in S_{k},\|x\|=1}(Ax,x)=\lambda _{k}.} 218:. As with many other variational results on eigenvalues, one considers the 8000: 7945: 7182: 6395: 6371: 5924:, and the above statement holds after replacing max-min with sup-inf. 5616:, and the above statement holds after replacing min-max with inf-sup. 3565:{\displaystyle \cdots \leq \lambda _{k}\leq \cdots \leq \lambda _{1},} 6361: 6387: 3510:
is zero. It is thus convenient to list the positive eigenvalues of
5927:
The proofs use the following results about self-adjoint operators:
6372:"Cauchy's Interlace Theorem for Eigenvalues of Hermitian Matrices" 4549:{\displaystyle S_{k}=\operatorname {span} \{u_{1},\ldots ,u_{k}\}} 4360:{\displaystyle \min _{x\in S_{k},\|x\|=1}(Ax,x)\leq \lambda _{k}.} 3434:
where the last inequality is given by the second part of min-max.
448:, respectively. The min-max theorem is a refinement of this fact. 4238:{\displaystyle \inf _{x\in S_{k},\|x\|=1}(Ax,x)\leq \lambda _{k}} 4024:− 1. By the same dimension count argument as in the matrix case, 4009:{\displaystyle S'=\operatorname {span} \{u_{k},u_{k+1},\ldots \}} 6433:
Methods of Modern Mathematical Physics IV: Analysis of Operators
4272:
is weakly compact. This lets us replace the infimum by minimum:
7368: 6938: 6454: 6312:
https://www.mat.univie.ac.at/~gerald/ftp/book-schroe/schroe.pdf
2712:{\displaystyle \alpha _{j}\leq \beta _{j}\leq \alpha _{n-m+j}.} 1936:{\displaystyle {\begin{bmatrix}0&1\\0&0\end{bmatrix}}.} 6310:
G. Teschl, Mathematical Methods in Quantum Mechanics (GSM 99)
43: 37:"Variational theorem" redirects here. Not to be confused with 6405:"Bordered Hermitian matrices and sums of the Möbius function" 1986:
is zero, while the maximum value of the Rayleigh quotient is
3930:
A similar pair of equalities hold for negative eigenvalues.
3658:, whose positive eigenvalues are listed in decreasing order 1803: 1665: 1618: 1592: 1525: 1490: 1464: 697:{\textstyle \xi _{1}=\lambda _{n},...,\xi _{n}=\lambda _{1}} 7039:
Differentiable vector–valued functions from Euclidean space
3643:
dimensional subspace, we can obtain the following theorem.
166:, is a result that gives a variational characterization of 5862:
eigenvalues and hence run out of eigenvalues, then we let
5554:
eigenvalues and hence run out of eigenvalues, then we let
623:
be the corresponding unit-length orthogonal eigenvectors.
4268:) is weakly continuous. Furthermore, any bounded set in 436:), is a compact interval of the real line. The maximum 3654:
be a compact, self-adjoint operator on a Hilbert space
3617:{\displaystyle \lambda _{k}=\lambda _{k}^{\downarrow }} 2503:{\displaystyle \sigma _{1}\leq \sigma _{2}\leq \cdots } 2464:
entry in the increasing sequence of σ's, so that
1899: 1800: 1770: 1744: 1654: 1587: 1514: 1459: 1312: 1241: 1210: 1146: 1111: 1088: 1015: 983: 963: 943: 918: 862: 814: 780: 760: 740: 720: 632: 577: 522: 502: 482: 462: 6176: 6072: 6010: 5982: 5944: 5868: 5699: 5679:{\displaystyle E_{1}\leq E_{2}\leq E_{3}\leq \cdots } 5633: 5560: 5391: 5371:{\displaystyle E_{1}\leq E_{2}\leq E_{3}\leq \cdots } 5325: 5174: 5015: 4901: 4795: 4729: 4565: 4491: 4379: 4281: 4162: 4099: 4056: 3947: 3683: 3585: 3523: 3121: 2782: 2657: 2470: 2421: 2288: 2053: 1952: 1893: 1432: 347: 247: 2724:
This can be proven using the min-max principle. Let
7908: 7892: 7836: 7800: 7769: 7715: 7659: 7601: 7558: 7513: 7467: 7406: 7321: 7293: 7272: 7224: 7181: 7101: 7029: 6976: 6873: 6797: 6776: 6735: 6674: 6616: 6562: 6497: 2453:{\displaystyle \sigma _{k}=\sigma _{k}^{\uparrow }} 74:. Unsourced material may be challenged and removed. 7976:Spectral theory of ordinary differential equations 6810:Spectral theory of ordinary differential equations 6262: 6158: 6043: 5996: 5968: 5912: 5847: 5678: 5604: 5539: 5370: 5286: 5127: 5002:was applied. Index the above by the collection of 4987: 4881: 4775: 4660: 4548: 4474: 4359: 4237: 4136: 4074: 4008: 3917: 3616: 3564: 3423: 3053: 2711: 2502: 2452: 2404: 2268: 1974: 1935: 1863: 1783: 1753: 1723: 1407: 1298: 1222: 1196: 1129: 1094: 1074: 1001: 969: 949: 927: 896: 849:{\textstyle \langle x,Ax\rangle \leq \lambda _{k}} 848: 798: 766: 746: 726: 696: 615: 561:{\textstyle \lambda _{1}\geq ...\geq \lambda _{n}} 560: 508: 488: 468: 402: 313: 164:Courant–Fischer–Weyl min-max principle 7874:Schröder–Bernstein theorems for operator algebras 6196: 6177: 6092: 6073: 5882: 5755: 5714: 5574: 5441: 5406: 5199: 5176: 5040: 5017: 4903: 4776:{\displaystyle S'\cap S_{k-1}^{\perp }\neq {0}.} 4692:, whose the orthogonal complement is denoted by 4584: 4567: 4398: 4381: 4283: 4164: 3817: 3794: 3706: 3689: 3297: 3210: 3136: 2951: 2934: 2859: 2797: 2354: 2308: 2218: 2184: 2107: 2073: 1864:{\textstyle {\mathcal {M}}=span(v_{1},...v_{k})} 1650: 1583: 1510: 1455: 977:dimensional subspace, so if we pick any list of 314:{\displaystyle R_{A}(x)={\frac {(Ax,x)}{(x,x)}}} 6044:{\displaystyle \sigma (A)\subseteq [E,\infty )} 897:{\textstyle \langle y,Ay\rangle \geq \xi _{k}} 7380: 6950: 6466: 8: 6349:External links and citations to related work 6257: 6242: 6231: 6225: 6153: 6138: 6127: 6121: 5913:{\displaystyle E_{n}:=\inf \sigma _{ess}(A)} 5842: 5833: 5827: 5776: 5761: 5758: 5605:{\displaystyle E_{n}:=\inf \sigma _{ess}(A)} 5534: 5525: 5519: 5462: 5447: 5444: 5239: 5233: 5080: 5074: 4943: 4937: 4833: 4827: 4613: 4607: 4543: 4511: 4427: 4421: 4312: 4306: 4193: 4187: 4063: 4057: 4003: 3965: 3857: 3851: 3735: 3729: 3338: 3332: 3251: 3245: 3177: 3171: 2980: 2974: 2888: 2882: 2826: 2820: 2396: 2387: 2376: 2370: 2260: 2251: 2240: 2234: 2129: 2123: 1709: 1694: 1680: 1674: 1569: 1554: 1540: 1534: 1328: 1313: 878: 863: 830: 815: 516:, with spectrum ordered in descending order 391: 385: 6321: 6319: 5920:(the bottom of the essential spectrum) for 5612:(the bottom of the essential spectrum) for 2032:are the square roots of the eigenvalues of 1421: 708: 444:are the largest and smallest eigenvalue of 7387: 7373: 7365: 6957: 6943: 6935: 6501: 6473: 6459: 6451: 1738:Part 2 is a corollary of part 1, by using 384: 189:. The min-max theorem can be extended to 6420: 6360: 6207: 6206: 6199: 6175: 6103: 6102: 6095: 6071: 6009: 5990: 5989: 5981: 5943: 5889: 5873: 5867: 5826: 5811: 5792: 5741: 5722: 5717: 5704: 5698: 5664: 5651: 5638: 5632: 5581: 5565: 5559: 5518: 5506: 5487: 5433: 5414: 5409: 5396: 5390: 5356: 5343: 5330: 5324: 5275: 5224: 5213: 5202: 5184: 5179: 5173: 5116: 5065: 5054: 5043: 5025: 5020: 5014: 4979: 4928: 4917: 4906: 4900: 4870: 4826: 4820: 4809: 4794: 4765: 4756: 4745: 4728: 4649: 4598: 4587: 4575: 4570: 4564: 4537: 4518: 4496: 4490: 4463: 4412: 4401: 4389: 4384: 4378: 4348: 4297: 4286: 4280: 4229: 4178: 4167: 4161: 4125: 4098: 4055: 3985: 3972: 3946: 3902: 3897: 3842: 3831: 3820: 3802: 3797: 3780: 3775: 3720: 3709: 3697: 3692: 3684: 3682: 3608: 3603: 3590: 3584: 3553: 3534: 3522: 3400: 3381: 3362: 3311: 3300: 3275: 3224: 3213: 3150: 3139: 3126: 3120: 3042: 3023: 3004: 2965: 2954: 2942: 2937: 2912: 2873: 2862: 2811: 2800: 2787: 2781: 2688: 2675: 2662: 2656: 2585:. The Cauchy interlacing theorem states: 2488: 2475: 2469: 2444: 2439: 2426: 2420: 2357: 2311: 2298: 2293: 2287: 2221: 2187: 2169: 2147: 2110: 2076: 2063: 2058: 2052: 1957: 1951: 1894: 1892: 1852: 1830: 1802: 1801: 1799: 1775: 1769: 1743: 1712: 1664: 1663: 1653: 1617: 1616: 1591: 1590: 1586: 1524: 1523: 1513: 1489: 1488: 1463: 1462: 1458: 1441: 1433: 1431: 1399: 1386: 1376: 1371: 1364: 1355: 1349: 1338: 1311: 1299:{\textstyle \sum _{i=k}^{n}|a_{i}|^{2}=1} 1284: 1279: 1272: 1263: 1257: 1246: 1240: 1209: 1188: 1178: 1168: 1157: 1145: 1110: 1087: 1063: 1041: 1014: 982: 962: 942: 917: 888: 861: 840: 813: 779: 759: 739: 719: 688: 675: 650: 637: 631: 607: 582: 576: 552: 527: 521: 501: 481: 461: 346: 270: 252: 246: 134:Learn how and when to remove this message 7254:No infinite-dimensional Lebesgue measure 6763:Group algebra of a locally compact group 6306: 6304: 6302: 6300: 4137:{\displaystyle (Ax,x)\leq \lambda _{k}.} 4035:has positive dimension. So there exists 1876:Counterexample in the non-Hermitian case 1197:{\textstyle x=\sum _{i=k}^{n}a_{i}v_{i}} 7264:Structure theorem for Gaussian measures 6296: 626:Reverse the spectrum ordering, so that 476:be Hermitian on an inner product space 417:, the range of the continuous function 403:{\displaystyle f(x)=(Ax,x),\;\|x\|=1.} 7707:Spectral theory of normal C*-algebras 7505:Spectral theory of normal C*-algebras 7140:infinite-dimensional Gaussian measure 2013:Min-max principle for singular values 1791:is an upper bound to the right side. 7: 7702:Spectral theory of compact operators 7011:Infinite-dimensional vector function 6430:Reed, Michael; Simon, Barry (1978). 3064:According to first part of min-max, 1075:{\textstyle N:=span(v_{k},...v_{n})} 72:adding citations to reliable sources 6409:Linear Algebra and Its Applications 6208: 6104: 4252:is compact, therefore the function 7854:Cohen–Hewitt factorization theorem 6035: 5690:below the essential spectrum. Then 5382:below the essential spectrum. Then 4796: 4485:Because equality is achieved when 3941:be the closure of the linear span 25: 7859:Extensions of symmetric operators 7078:Generalizations of the derivative 7044:Differentiation in FrĂ©chet spaces 6376:The American Mathematical Monthly 5997:{\displaystyle E\in \mathbb {R} } 774:, then there exists unit vectors 7677:Positive operator-valued measure 6919: 6918: 6845:Topological quantum field theory 3575:where entries are repeated with 3081:On the other hand, if we define 48: 8037:Theorems in functional analysis 7961:Rayleigh–Faber–Krahn inequality 7313:Holomorphic functional calculus 2731:have corresponding eigenvector 1871:, the upper bound is achieved. 59:needs additional citations for 7308:Continuous functional calculus 6219: 6213: 6189: 6183: 6115: 6109: 6085: 6079: 6038: 6026: 6020: 6014: 5957: 5945: 5907: 5901: 5599: 5593: 5512: 5480: 5265: 5250: 5106: 5091: 4969: 4954: 4860: 4845: 4639: 4624: 4453: 4438: 4338: 4323: 4219: 4204: 4115: 4100: 3903: 3883: 3868: 3781: 3761: 3746: 3609: 3390: 3371: 3355: 3349: 3290: 3262: 3203: 3188: 3032: 3013: 2997: 2991: 2927: 2899: 2852: 2837: 2445: 2330: 2324: 2299: 2206: 2200: 2166: 2140: 2095: 2089: 2064: 1969: 1963: 1858: 1823: 1623: 1613: 1495: 1485: 1372: 1356: 1280: 1264: 1069: 1034: 378: 363: 357: 351: 305: 293: 288: 273: 264: 258: 1: 7869:Limiting absorption principle 6641:Uniform boundedness principle 5006:-dimensional subspaces gives 2573:onto a subspace of dimension 1946:Define the Rayleigh quotient 912:Part 2 is a corollary, using 7495:Singular value decomposition 4674:Analogously, consider now a 4082:. Since it is an element of 3498:operator on a Hilbert space 616:{\textstyle v_{1},...,v_{n}} 220:Rayleigh–Ritz quotient 7926:Hearing the shape of a drum 7609:Decomposition of a spectrum 5969:{\displaystyle (A-E)\geq 0} 2520:PoincarĂ© separation theorem 1102:on at least a single line. 8053: 7514:Special Elements/Operators 6784:Invariant subspace problem 2517: 2514:Cauchy interlacing theorem 1764:By Poincare’s inequality, 36: 29: 7986:Superstrong approximation 7849:Banach algebra cohomology 7682:Projection-valued measure 7667:Borel functional calculus 7439:Projection-valued measure 7303:Borel functional calculus 6970:topological vector spaces 6914: 6504: 6422:10.1016/j.laa.2019.12.004 6280:Courant minimax principle 5627:be self-adjoint, and let 5319:be self-adjoint, and let 4998:where the compactness of 1784:{\textstyle \lambda _{k}} 1130:{\textstyle x\in M\cap N} 7578:Spectrum of a C*-algebra 7449:Spectrum of a C*-algebra 7237:Inverse function theorem 7124:Classical Wiener measure 6753:Spectrum of a C*-algebra 6370:Hwang, Suk-Geun (2004). 1975:{\displaystyle R_{N}(x)} 1884:be the nilpotent matrix 193:that are bounded below. 30:Not to be confused with 8006:Wiener–Khinchin theorem 7941:Kuznetsov trace formula 7916:Almost Mathieu operator 7734:Banach function algebra 7723:Amenable Banach algebra 7480:Gelfand–Naimark theorem 7434:Noncommutative topology 7339:Convenient vector space 6850:Noncommutative geometry 6403:Kline, Jeffery (2020). 4075:{\displaystyle \|x\|=1} 1137:. That’s what we need. 709:(Poincaré’s inequality) 413:For Hermitian matrices 330:Euclidean inner product 174:Hermitian operators on 7981:Sturm–Liouville theory 7879:Sherman–Takeda theorem 7759:Tomita–Takesaki theory 7534:Hermitian/Self-adjoint 7485:Gelfand representation 7232:Cameron–Martin theorem 6989:Classical Wiener space 6906:Tomita–Takesaki theory 6881:Approximation property 6825:Calculus of variations 6264: 6160: 6045: 5998: 5970: 5938:be self-adjoint. Then 5914: 5849: 5686:be the eigenvalues of 5680: 5606: 5541: 5378:be the eigenvalues of 5372: 5299:Self-adjoint operators 5288: 5129: 4989: 4883: 4777: 4682:-dimensional subspace 4662: 4550: 4476: 4361: 4239: 4138: 4076: 4010: 3919: 3618: 3566: 3425: 3055: 2713: 2592:If the eigenvalues of 2504: 2454: 2406: 2270: 1976: 1937: 1865: 1785: 1755: 1725: 1409: 1354: 1300: 1262: 1224: 1198: 1173: 1131: 1096: 1076: 1003: 971: 951: 929: 898: 850: 800: 768: 748: 728: 698: 617: 562: 510: 490: 470: 404: 315: 191:self-adjoint operators 7475:Gelfand–Mazur theorem 7249:Feldman–HĂĄjek theorem 7061:Functional derivative 6984:Abstract Wiener space 6901:Banach–Mazur distance 6864:Generalized functions 6265: 6161: 6063:is self-adjoint, then 6046: 5999: 5971: 5915: 5850: 5681: 5607: 5542: 5373: 5289: 5130: 4990: 4884: 4778: 4663: 4551: 4477: 4362: 4240: 4139: 4077: 4011: 3920: 3619: 3567: 3426: 3056: 2749:dimensional subspace 2714: 2568:orthogonal projection 2505: 2455: 2407: 2271: 2028:} of a square matrix 1977: 1938: 1866: 1786: 1756: 1726: 1410: 1334: 1301: 1242: 1225: 1199: 1153: 1132: 1097: 1077: 1004: 972: 952: 930: 899: 851: 801: 799:{\textstyle x,y\in M} 769: 749: 729: 699: 618: 563: 511: 491: 471: 405: 316: 39:variational principle 7951:Proto-value function 7930:Dirichlet eigenvalue 7844:Abstract index group 7729:Approximate identity 7692:Rigged Hilbert space 7568:Krein–Rutman theorem 7414:Involution/*-algebra 7173:Radonifying function 7114:Cylinder set measure 7006:Cylinder set measure 6646:Kakutani fixed-point 6631:Riesz representation 6174: 6070: 6008: 5980: 5942: 5866: 5697: 5631: 5558: 5389: 5323: 5172: 5013: 4899: 4793: 4727: 4563: 4489: 4377: 4279: 4160: 4097: 4090:necessarily satisfy 4054: 3945: 3681: 3583: 3521: 3119: 2780: 2655: 2468: 2419: 2286: 2051: 1950: 1891: 1798: 1768: 1742: 1430: 1310: 1239: 1208: 1144: 1109: 1086: 1013: 1009:vectors, their span 981: 961: 941: 916: 860: 812: 778: 758: 738: 718: 630: 575: 520: 500: 480: 460: 345: 245: 68:improve this article 7754:Von Neumann algebra 7490:Polar decomposition 7295:Functional calculus 7285:Covariance operator 7206:Gelfand–Pettis/Weak 7168:measurable function 7083:Hadamard derivative 6830:Functional calculus 6789:Mahler's conjecture 6768:Von Neumann algebra 6482:Functional analysis 6326:Lieb; Loss (2001). 5229: 5070: 4933: 4825: 4761: 4147:Therefore, for all 3907: 3847: 3785: 3613: 2566:if there exists an 2449: 2303: 2068: 1425: —  1223:{\textstyle x\in N} 712: —  160:variational theorem 152:functional analysis 18:Variational theorem 7884:Unbounded operator 7813:Essential spectrum 7792:Schur–Horn theorem 7782:Bauer–Fike theorem 7777:Alon–Boppana bound 7770:Finite-Dimensional 7744:Nuclear C*-algebra 7588:Spectral asymmetry 7242:Nash–Moser theorem 7119:Canonical Gaussian 7066:Gateaux derivative 7049:FrĂ©chet derivative 6855:Riemann hypothesis 6554:Topological vector 6436:. Academic Press. 6285:Max–min inequality 6260: 6241: 6156: 6137: 6041: 5994: 5966: 5910: 5845: 5754: 5676: 5621:Theorem (Max-Min). 5602: 5537: 5440: 5368: 5313:Theorem (Min-Max). 5305:essential spectrum 5284: 5249: 5209: 5197: 5125: 5090: 5050: 5038: 4985: 4953: 4913: 4879: 4805: 4773: 4741: 4658: 4623: 4582: 4546: 4472: 4437: 4396: 4357: 4322: 4235: 4203: 4134: 4072: 4006: 3935: 3915: 3913: 3893: 3867: 3827: 3815: 3771: 3745: 3704: 3648:Theorem (Min-Max). 3614: 3599: 3562: 3502:. 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