On the index of elliptic partial differential operators inR n

Summary Let A= be an elliptic differential operator inR _u, If, for |α|=l, the coefficients a_α are ? nearly constant ? and, for |α|<l, they tend to zero at infinity with a certain swiftness, it is proved that A is a Fredholm operator with index_x(A)=0 between a suitable weighted Sobolev space M contained in W^l,p (R n) and L^p(R ⁿ, (1+|x|)^lp)== . It is shown, by counterexamples, that the above result, holds only if n>l, p>n/(n−l) and that isomorphism results can be obtained, in general only if the coefficients a_α(|α|<l) are assumed to be ? sufficiently small ? also on compact sets. Then a Sturm-Liouville type problem is studied and a class of negative and falling off at infinity potentials V(x) is constructed in such a way that the Schr?dinger operator H=−Δ+V(x), in L²(R ⁿ), has a zero eigenvalue.

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Sunto Sia un operatore differenziale ellittico inR ⁿ. Se, per |α|=l, i coefficienti a_α sono ? quasi costanti ? e, per |α|<l, tendono a zero all'infinito con una certa rapidità, si dimostra che A è un operatore di Fredholm con indice_X(A)=0 tra un opportuno spazio di Sobolev con peso M contenuto in W^l,p(R ⁿ) ed L^p(R ⁿ, (1+|x|)^lp)== . Si prova, mediante controesempi, che tale risultato è valido solo se n>l, p>n/(n−l) e che teoremi di isomorfismo si possono ottenere, in generale, solo se si assume che i coefficienti a_α (|α|<l) sono ? sufficientemente piccoli ? anche su insiemi compatti. Si studia quindi un problema del tipo Sturm-Liouville e si costruisce una classe di potenziali V(x) negativi e convergenti a zero all'infinito, tali che l'operatore di Schr?dinger H=−δ+V(x) in L²(R ⁿ) abbia un autovalore nullo.

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Entrata in Redazione il 10 agosto 1977.

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Work supported by C.N.R. (G.N.A.F.A.).