线性空间和欧式空间
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欧式空间的定义----9af74e36-7160-11ec-a302-7cb59b590d7d简介编辑编辑欧式空间一般指欧几里德空间欧氏空间是一个特别的度量空间,它使得我们能够对其的拓扑性质,在包含了欧氏几何和非欧几何的流形的定义上发挥了作用。
大约公元前300年,古希腊数学家欧几里德建立了空间中角度和距离之间关系的定律,现在称为欧几里德几何。
欧几里德首先发展了“平面几何”,以处理平面上的二维物体。
然后他分析了三维物体的“三维几何”。
所有欧几里德公理都被安排到一个抽象的数学空间,称为二维或三维欧几里德空间。
这些数学空间可以被扩展来应用于任何有限维度,而这种空间叫做 n 维欧几里得空间(甚至简称 n维空间)或有限维实内积空间。
这些数学空间也可以推广到任意维的情况,称为实内积空间(不一定完全),希尔伯特空间在高等代数教科书中也被称为欧几里德空间。
为了发展高维欧几里德空间,空间的性质必须严格表达并扩展到任意维。
虽然这样做的结果是数学非常抽象,但它抓住了欧几里德空间的基本本质,即平面性。
还有其他类型的空间,比如球面非欧几里德空间,相对论中描述的四维时空在重力出现时不是欧几里德空间。
有一种方法论把欧几里得平面看作满足可依据距离和角表达的特定联系的点所成的集合。
其一是平移,它意味着移动这个平面就使得所有点都以相同方向移动相同距离。
其二是关于在这个平面中固定点的旋转,其中在平面上的所有点关于这个固定点旋转相同的角度。
欧几里得几何的一个基本原则是,如果通过一序列的平移和旋转可以把一个图形变换成另一个图形,平面的两个图形(也就是子集)应被认为是等价的(全等)。
(参见欧几里得群)。
欧几里德空间的最后一个问题是,从技术上讲,它不是一个向量空间,而是一个向量空间作用的仿射空间。
直觉上,区别在于,对于原点应该在这个空间中的什么位置,没有标准的选择,因为它可以移动到任何地方。
这项技术在本文中基本上被忽略了。
欧几里德空间(euclideanspace),简称为欧氏空间(也可以称为平直空间),在数学中是对欧几里德所研究的2维和3维空间的一般化。
欧氏空间(Euler space )一、 内积与欧氏空间1.设V 是实数域R 上的线性空间,在V 上定义一个二元实函数,称为内积,记为),(βα,它具有以下性质: )3(,)2(),,(),)(1( αββα= 这样的线性空间V 称为欧几里的空间,简称欧氏空间.2.设V 是数域P 上的线性空间,如果V 中的任意两个向量βα,都按某一法则对应P 内唯一确定的数,记为),(βαf ,且),(),(),(,,,,)1(221122112121βαβαβααβααk f k k k f V P k k +=+∈∈∀有;),(),(),(,,,,)2(221122112121βαβαββαββαl f l l l f V P l l +=+∈∈∀有 则称),(βαf 是V 上的一个双线性函数.3.内积是双线性函数.4.设V 是n 维欧氏空间,n e e e ,,,21 为V 的一组基,V ∈βα,,若n n e x e x e x +++= 2211α; n n e y e y e y +++= 2211β则j i n j ni j i j i n j n i j i y x a y x e e ∑∑∑∑====∆=1111),(),(βα,5.称 )),(()(j i ij e e a A ==为基n e e e ,,,21 的度量矩阵.6. 设n e e e ,,,21 是n 维欧氏空间V 的一组基,,A 是基n e e e ,,,21 下的度量矩阵,则任意V ∈βα,,有AY X '=),(βα.7.度量矩阵必为正定矩阵,且不同基下的度量矩阵是合同的.二、 长度与夹角1。
欧氏空间V 中向量长度 ),(||ααα=;单位化:当||0||0αααα=≠时, 2.欧氏空间中的重要不等式:① Cauchy-Буняковский不等式:对任意向量V ∈βα,有线性相关时等式成立。
,当且仅当βαβαβα|,||||),(|≤。
数学中的空间概念
数学中的空间概念是指用数学语言和方法对空间进行描述和研究的概念。
1. 欧几里得空间(Euclidean space):欧几里得空间是数学中
最基本且最常见的空间概念,它以几何学为基础,通常用笛卡尔坐标系表示。
2. 向量空间(Vector space):向量空间是指一组向量构成的
集合,满足一系列定义的运算规则,常用于向量和矩阵的研究。
3. 坐标空间(Coordinate space):坐标空间是指通过一组坐标系,将点的位置表示为坐标的空间。
常见的坐标空间有二维平面、三维空间等。
4. 线性空间(Linear space):线性空间是指满足特定运算规
则的向量空间,其中向量的加法和数乘满足线性运算的性质。
5. 拓扑空间(Topological space):拓扑空间是指在集合上定
义了一种拓扑结构,用来研究集合中的连通性、收敛性以及极限等性质。
6. 测度空间(Measure space):测度空间是指在集合上定义了一种测度,用来度量集合中的大小或者衡量集合中的某种特性。
7. 平面几何(Plane geometry):平面几何是指研究二维平面
中图形的性质、关系和构造等内容。
8. 立体几何(Solid geometry):立体几何是指研究三维空间
中立体图形的性质、关系和构造等内容。
9. 代数拓扑(Algebraic topology):代数拓扑是将代数学方法
应用于拓扑空间研究的一个分支,研究空间的代数性质和变形等问题。
10. 同调论(Homology theory):同调论是数学中的一个分支,研究空间中的“洞”和“环”等代数特征,用于研究空间的性质和
分类。
常见线性空间与欧式空间的基于标准正交基的求法邹雨情沈阳师范大学摘要:高等代数中的线性空间概念是重要的一个属性,欧式空间的深入理解是认识高等数学的一个重要信息,而且线性空间与欧式空间的维数与正交基的标准是认识空间的基础。
因此,本文在对数域中对线性空间的与欧式空间的方面进行说明,数域P 所起的作用,探讨维数的基于标准正交基的方法与步骤。
关键词:线性空间;欧式空间;正交基;标准;求法一、线性空间与欧式空间(一)线性空间。
线性空间是一个给出法则,在一个设V 的集合中,任意的两个元素且是在非空的几何中V 中有数域P 中的运算,定义是一种加法的运算,与他们对应,同时,对于数域K 任意元素还有一个是乘法的元算,称之为乘积的数量,记为K ,V 就是数域的线性空间,满足交换律、结合律、数的分配律与元的分配律规则。
(二)欧式空间。
线性空间主要运算是加法和数量的乘法的运算,几何问题的空间推广,就要涉及到度量的引入,例如长度、夹角等几何向量性质的特殊的位置,丰富线性空间的内容和方法,内积的广泛为正交的变换概念的性质与对应的特殊矩阵的对称变换正交补空间的某个子空间,实数域上的正交等的结构特征,准确把握施密特的正交组基德基本性质与好处,利用标准的正交基的特性。
二、数域P 的线性空间的作用与角色(一)对空间V 的变换在线性判别的影响。
V 的线性空间的变换主要是加法与数量乘积的运算,如果称A 是同构的映射,线性空间的V 就是同构的空间,在线性空间这一概念上一个线性映射的简单性质的集合,充分必要条件是数域P 的有限线性同构映射的乘积的逆映射,和与只和子空间的最小子空间,交换律以及结合律的包含线性向量组,被扩充以及推广到维数和的基,得到推论,维数之和大于N ,具有非零的公共向量,一定存在等号的成立一个V 的线性子空间U ,相互等价,一个是直和,一个是二元函数的有限线性空间的内积,满足了对称性以及线性空间的R 定义内积,对同一线性空间的连续函数的有实连接构成一个欧几里的空间,显然,这样的长度是向量的长度是零,长度是单位向量,实现了向量的转换在夹角与定义欧式空间的合理性。