如何理解线性赋范空间、希尔伯特空间, 巴拿赫空间,拓扑空间

匿名 (未验证) 提交于 2019-12-02 23:32:01

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在微积分中可以定义极限和连续,依赖于距离

通俗的看法,大家都认为距离就是所谓的直线


因为地球仪上不能画直线,所以这里的距离显然就不是直线了。我们只能沿着地球仪取曲线作为距离


从A到B的距离又是多少呢?

显然不能计算直线距离,比较合理的距离,应该是走一个L字型 (这里就不画出来了…)

两个向量之间的距离又该如何定义呢?

两条曲线之间的距离呢?

情形1:

情形2:

情形3:

其中d1d1是最常见的也就是中学所学的距离

注意这里只能取最大值,不能取最小值。一旦取了最小值,则任意两个有交点的曲线的距离都为0,显然,这样是有问题,所以只能去最大值

看了那么多距离,我们如何定义呢?


则称d(x,y)d(x,y)是这两点之间的距离。

  • 有向量的加法和数乘
    1. 向量加法结合律:u + (v + w) = (u + v) + w;
    2. 向量加法交换律:v + w = w + v;
    3. 标量乘法分配于向量加法上:a(v + w) = a v + a w;
    4. 标量乘法分配于域加法上: (a + b)v = a v + b v;
    5. 标量乘法一致于标量的域乘法: a(b v) = (ab)v;
    6. 标量乘法有单位元: 1 v = v, 这里 1 是指域 F 的乘法单位元。

||x||是Rn的范数||x||是Rn的范数

注意:可以简单的看成到零点距离多了(2);所以范数就是一个更加具体的距离!!!

我们接下来,有两个方向可以走,一个是在距离上面加东西,让距离更加具体化,另一种是在距离上减东西,让距离更加抽象画,像范数就是让距离更加具体化了

所以


||x||=d(0,x),但||αx||=d(0,αx)≠|α|||x||,||x||=d(0,x),但||αx||=d(0,αx)≠|α|||x||,

所以,一旦定义了抽象的距离,我们就必须习惯用定义去证明对错,而不能用中学的距离,来进行判断。

赋予范数或者距离的集合分别称为:赋范空间和度量空间
若在其上再加上线性结构称为:线性赋范空间和线性度量空间


答案是否定的因为这样的空间缺少角度的概念,从前面的定义中我们无法退出角度。所以,我们才有了接下来的内容。

赋范空间有向量的模长,即范数。但是还缺乏一个很重要的概念――两个向量的夹角,为了克服这一缺陷,我们引入:内积

设(x,y)∈R,且满足:设(x,y)∈R,且满足:

(1)对称性;(1)对称性;

(2)对第一变元的线性性;(2)对第一变元的线性性;

(3)正定性;(3)正定性;





也可以定义为:(f,g)=∫∞0f(x)g(y)dx(f,g)=∫0∞f(x)g(y)dx

所以:

内积可在空间中建立 欧几里得空间学,例如交角,垂直和投影等,故习惯上称其为欧几里得空间。

所以,我们平日中生活的空间就是欧几里得空间

接下来,我们看几个听起来似乎很牛逼哄哄的东西

内积空间+完备性→Hilbert空间内积空间+完备性→Hilbert空间

线性赋范空间+完备性→Banach空间线性赋范空间+完备性→Banach空间



简单的说就是空间在极限运算中,取极限不能跑出去。所以,显然有理数集,无理数集不具有完备性。实数集具有完备性




所以所谓的拓扑空间实际上就是个圈子。

总结:任何空间,你永远问两件事:1.元素是什么 2.规则是什么;知道这两个就知道怎么描述一个空间。




拓扑是“弱化”了的距离;

上海交通大学公开课:数学之旅
自己写给自己看的,逻辑上不一定很连贯,如果有看的不清楚的地方,建议观看原版视频,链接如下:

http://open.163.com/movie/2013/3/T/0/M8PTB0GHI_M8PTBUHT0.html

文章来源: https://blog.csdn.net/special00/article/details/90237547
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