Alternativa de Fredholm
# Alternativa de Fredholm

A alternativa de Fredholm, termo matemático decorrente de seu formulador Ivar Fredholm, é um dos teoremas de Fredholm e um resultado na teoria de Fredholm. A alternativa pode ser expressa de diversas formas: como um teorema da álgebra linear, um teorema das a equações integrais, ou ainda um teorema dos operadores de Fredholm. Uma parte dos resultados da alternativa estabelece que um número complexo não nulo no espectro de um operador compacto é um autovalor.

## Álgebra Linear

Se V é um espaço vetorial n-dimensional e $T:V\to V$ é uma transformação linear, então exatamente uma das seguintes conclusões é satisfeita:
* Para cada vetor v em V existe um vetor u em V tal que $T(u)=v$. Em outras palavras, T é uma transformação sobrejetiva.
* $\dim(\ker(T))>0$.

## Equações Integrais

Seja $K(x,y)$ um núcleo integral, e consideremos a equação homogênea, denominada equação integral de Fredholm,
    $\lambda \phi (x)-\int _{a}^{b}K(x,y)\phi (y)\,dy=0$
e a equação não-homogênea
    $\lambda \phi (x)-\int _{a}^{b}K(x,y)\phi (y)\,dy=f(x).$
A alternativa de Fredholm estabelece que, para qualquer número complexo fixo não negativo $\lambda \in \mathbb {C}$, ou a primeira equação tem uma solução não trivial, ou a segunda equação tem uma solução para todo $f(x)$.
Uma condição suficiente para a garantia deste teorema é que $K(x,y)$ seja quadraticamente integrável no retângulo $[a,b]\times [a,b]$ (onde a e/ou b podem ser menos ou mais infinito).

## Análise Funcional

Resultados obtidos com o operador de Fredholm generalizam os resultados aqui obtidos para espaços vetoriais de dimensão infinita, os espaços de Banach.

### Correspondência

Livremente falando, a correspondência entre as versões baseadas na álgebra linear e em equações integrais é estabelecida a seguir. Seja
    $T=\lambda -K$
ou, em notação indicial,
    $T(x,y)=\lambda \delta (x-y)-K(x,y)$
sendo $\delta (x-y)$ a função generalizada Delta de Dirac. T pode ser interpretado como um operador linear atuando sobre um espaço de Banach V de funções $\phi (x)$, tal que
    $T:V\to V$
é dado por
    $\phi \mapsto \psi$
com $\psi$ dado por
    $\psi (x)=\int _{a}^{b}T(x,y)\phi (y)\,dy$ .
Nesta forma de expressão, a alternativa baseada em equações integrais podem ser vistas como correspondência à alternativa da álgebra linear.

### Alternativa

Em termos mais precisos, a alternativa de Fredholm é aplicável somente quando K é um operador compacto. Da teoria de Fredholm, núcleos integrais contínuos são operadores compactos. A alternativa de Fredholm pode ser reformulada da seguinte forma: um $\lambda$ não nulo é ou um autovalor de K, ou pertence ao domínio do resolvente
    $R(\lambda ;K)=(K-\lambda \operatorname {Id} )^{-1}.$