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Trace formulas and inverse spectral theory for finite Jacobi operators

Abstract

Diese Arbeit untersucht folgende Problemstellung: welche Spektraldaten eines endlichen Jacobioperators reichen aus, um den Operator eindeutig zu rekonstruieren. Wir beweisen, dass N Eigenwerte einer N × N Jacobi Matrix J zusammen mit N − 1 Eigenwerten von zwei Teilmatrizen die Jacobi Matrix eindeutig bestimmen. Die Teilmatrizen erhalten wir durch Streichen der n-ten Zeile und Spalte von J. Hinreichende und notwendige Bedingungen an die Eigenwerte werden gegeben, aus denen die Existenz einer zugehoerigen Jacobi Matrix folgt. In der Physik beschreibt dieses Modell eine Kette von N Massenpunkten mit fixierten Enden, die durch Federn miteinander verbunden sind. Aus den Eigenfrequenzen dieses Systems und des Systems, in dem ein weiterer innerer Punkt festgehalten wird, koennen die Massen und die Federkonstanten des urspruenglichen Systems eindeutig rekonstruiert werden.The goal of this thesis is to determine spectral data of finite Jacobi operators which are necessary and sufficient to reconstruct the operator uniquely. We prove that N eigenvalues of a N × N Jacobi matrix J together with N −1 eigenvalues of two submatrices of J which we obtain by omitting the n-th line and column uniquely determine J. Necessary and sufficient restrictions on the sets of eigenvalues are given under which one obtains existence of J. From a physical point of view such a model describes a chain of N particles coupled via springs and fixed at both end points. Determining the eigenfrequencies of this system and the one obtained by keeping one particle fixed, one can uniquely reconstruct the masses and spring constants

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