Didattica


Anno accademico 2013/14

Corso di Fondamenti di Analisi Matematica, corso di laurea triennale in Fisica
  • Orario del corso
    Martedì ore 14.30 - 16.30 aula 19
    Venerdì ore 14.30 - 16.30 aula 19
  • Programma di massima
    Spazi normati e operatori limitati. Spazi metrici e topologici. Nets, continuità, compattezza (locale). Teoria dell'integrazione alla Lebesgue. Spazi di Hilbert e operatori. Algebre di Banach e C*-algebre. C*-algebre commutative e teorema di Gelfand-Naimark. Teoria spettrale per operatori autoaggiunti (limitati) su spazi di Hilbert. Applicazioni alla Meccanica Quantistica. Rappresentazioni delle relazioni di commutazione canoniche e algebra di Weyl. Oscillatore armonico.

    Il corso è rivolto a studenti del terzo (o del secondo) anno. Prerequisito essenziale è la piena comprensione del contenuto dei corsi di Calcolo 1 e 2 e di Geometria. È inoltre consigliabile aver seguito i corsi di Meccanica Quantistica e Metodi Matematici della Fisica.
  • Calendario delle lezioni
    4/3 Spazi normati, metrici e topologici. Topologia indotta da una metrica. Intorni. Spazi di Hausdorff (esercizi).
    7/3 Chiusura. Caratterizzazione dei chiusi metrici tramite successioni. Nets e caratterizzazione della topologia tramite loro convergenza. Limiti di funzioni in uno spazio topologico (esercizi).
    11/3 Limiti di funzioni su spazi metrici. Continutià in uno spazio topologico. Operatori limitati tra spazi normati. Esempi (esercizi).
    14/3 Norme topologicamente equivalenti, esempi, equivalenza di norme su spazi a dimensione finita. Spazi metrici completi e spazi di Banach, esempi (esercizi).
    18/3 Ulteriori esempi e controesempi di spazi di Banach. B(X,Y) è di Banach per Y di Banach. Estensione di operatori limitati densamente definiti. Completamento di spazi metrici e normati (enunciato). (esercizi).
    21/3 Completamento di spazi metrici e normati (dim.). Non-compattezza della palla unitaria in spazi a dimensione infinita. Teorema di Heine-Borel (senza dim.) Spazi topologici compatti e loro caratterizzazione tramite net. esercizi).
    25/3 Richiami di teoria della misura: anelli, algebre, σ-algebre e misure su di essi; insiemi elementari in Rn e loro misura; misura esterna di Lebesgue e completamento della misura su un anello; misure di Lebesgue e Lebesgue-Stieltjes; boreliani; misure regolari. Spazi di misura, esempi (esercizi).
    28/3 Richiami di teoria dell'integrazione alla Lebesgue: funzioni misurabili e loro approssimazione tramite funzioni semplici; definizione dell'integrale; teoremi di convergenza monotona, di Fatou e di convergenza dominata (esercizi).
    1/4 Richiami di teoria dell'integrazione alla Lebesgue: confronto con l'integrale di Riemann e teorema fondamentale del calcolo. Spazi Lp come spazi di Banach. Densità delle funzioni continue (esercizi).
    4/4 Forme sesquilineari e prodotti scalari. Disuguaglianza di Cauchy-Schwarz. Spazi di Hilbert. Identità di polarizzazione e del parallelogramma. Esempi. Completamento di uno spazio prehilbertiano (esercizi).
    8/4 Ortogonali. Teorema della proiezione; proiettore su un sottospazio chiuso. Teorema di rappresentazione di Riesz (esercizi).
    11/4 Sistemi e basi ortonormali. Caratterizzazioni delle basi ortonormal. Esistenza di basi ortonormali. Procedimento di Gram-Schmidt e spazi di Hilbert separabili (esercizi).
    15/4 Forme sesquilineari limitate e operatori. Aggiunto di un operatore. Algebre di Banach e C*-algebre. Spettro di un elemento in un'algebra di Banach. Esempi (esercizi).
    22/4 Proprietà dello spettro. Teorema del raggio spettrale. Spettri di elementi di una C*-algebra (esercizi).
    29/4 Spettro e trasformata di Gelfand di un'algebra di Banach commutativa. Ideali propri. Quozienti di spazi normati rispetto a sottospazi chiusi e di algebre di Banach rispetto a ideali chiusi (esercizi).
    6/5 Corrispondenza tra caratteri e ideali propri massimali di un'algebra di Banach. Continuità dei caratteri. Spettro di un elemento di un'algebra di Banach commutativa e caratteri. Teorema di Stone-Weierstrass: lemmi preliminari (esercizi).
    9/5 Teorema di Stone-Weierstrass (fine della dim.). Teorema di Gelfand-Naimark commutativo. Funtorialità contravariante dell'isomorfismo di Gelfand (esercizi).
    13/5 Permanenza spettrale per C*-sottoalgebre. Calcolo funzionale continuo. Cono degli elementi positivi di una C*-algebra (esercizi).
    16/5 Operatori positivi su uno spazio di Hilbert. Calcolo funzionale boreliano. Misure spettrali. (esercizi).
    20/5 Teorema spettrale per operatori autoaggiunti limitati. Caratterizzazione degli elementi dello spettro tramite la misura spettrale. Versione del teorema spettrale con operatori di moltiplicazione (senza dim.) (esercizi).
    23/5 Stati e rappresentazioni di C*-algebre; teorema di Gelfand-Naimark-Segal. Rappresentazione universale e teorema di Gelfand-Naimark. (esercizi).
    27/5 Stati puri e rappresentazioni irriducibili. Formulazione assiomatica della Meccanica Quantistica. Ensembles e procedure, stati e osservabili. Stati puri. (esercizi).
    30/5 Spettro fisico di un'osservabile. Funzioni di osservabili. Postulato C*. Commutatività dell'algebra delle osservabili in Meccanica Classica. Principio di Heisenberg generalizzato. Principio di sovrapposizione e regole di superselezione (esercizi).
    5/6 Relazioni di commutazione di Heisenberg e di Weyl. Realizzazione di Schroedinger delle relazioni di Weyl. Esistenza e unicità della C*-algebra di Weyl. Rappresentazioni regolari. Regolarità della rappresentazione di Schroedinger (esercizi).
    6/6 Irriducibilità della rappresentazione di Schroedinger. Teorema di unicità di Weyl-von Neumann. Quantizzazione di Wigner-Weyl (esercizi).
  • Esercizi proposti a lezione
  • Note del corso
    Le note del corso 2013/14, sebbene non complete, non saranno più aggiornate. Col procedere delle lezioni, si renderanno disponibili le note del corso 2015/16. Ogni segnalazione di errori o imprecisioni sarà ben gradita.

    Versione del 13/3/15
Tutorato del corso di Analisi Matematica 2, corso di laurea triennale in Matematica, titolare prof. D. Guido

 Last modified: Feb. 24, 2016