線代中的空間概念

作為一個(gè)混跡在博士圈中的小碩士静浴,一直以來受到尤其多的學(xué)術(shù)熏陶勿她,研究生期間一直都在無涯學(xué)海中胡亂掙扎即横,在找實(shí)習(xí)之前噪生,從來沒有回望目前自己的知識(shí)體系,終于實(shí)習(xí)也差不多定下來了东囚,小碩決定把自己的積累整理一下/【或許就是把自己的筆記摘要的整理一下】跺嗽,一來分享給大家,二來重新認(rèn)識(shí)一下自己页藻。/【捂臉】

開篇內(nèi)容:空間...?

空間桨嫁,閑事不管,這里只說線代中常提的空間份帐,如向量空間璃吧、歐式空間、希爾伯特空間等等废境,小碩想通過這篇文章理清空間畜挨、度量筒繁、夾角、完備等一系列尤其基礎(chǔ)卻抽象的熟悉概念巴元。

1毡咏,首先,空間是什么逮刨?我們通常聽到的話是假設(shè)數(shù)據(jù)點(diǎn)位于歐式空間呕缭、希爾伯特空間、巴拿赫空間中修己。恢总。。那么到底什么是空間呢箩退?空間的本質(zhì)是集合离熏,空間是用來放東西的一個(gè)集合,線代中所說的空間是用來放數(shù)據(jù)點(diǎn)的集合戴涝。,

2滋戳,那一個(gè)空間也不是什么數(shù)據(jù)都允許放進(jìn)去的啊。一個(gè)空間允許放什么形式的數(shù)據(jù)呢啥刻?也就是說不同的空間對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)的要求是不一樣的奸鸯,如二維空間只允許放二維數(shù)據(jù)點(diǎn)啊,不允許放三維空間中的點(diǎn)可帽。

3娄涩,數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)一個(gè)空間干什么呢?它進(jìn)入的這個(gè)空間能給它一些合法權(quán)利啊映跟。蓄拣。。比如一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)A只有進(jìn)入它的小伙伴所在的空間才能跟他們聊天玩耍啊努隙。球恤。。

好了荸镊,廢話就說到這咽斧,總結(jié)起來就是,空間是集合躬存;不同的空間裝不同類型的點(diǎn)张惹,一個(gè)點(diǎn)進(jìn)入它對(duì)應(yīng)的空間;一個(gè)空間為集合中的點(diǎn)定義操作岭洲,這個(gè)空間中的點(diǎn)可以進(jìn)行該空間賦予它的操作宛逗;空間定義的操作可以完成點(diǎn)與點(diǎn)對(duì)話的基本需求,如距離钦椭、角度拧额、長度等碑诉。而空間上定義的這些操作構(gòu)成我們今天的主角。

主角出場:距離侥锦、范數(shù)进栽、內(nèi)積

概念了解完畢,這里就不上虛的了恭垦。

1快毛,距離:

Metric

非負(fù),對(duì)稱番挺,三角不等式唠帝。這個(gè)概念太基礎(chǔ)了,不多說玄柏。詳見Wiki

2襟衰,范數(shù):


Norm

數(shù)乘廊鸥,三角不等式拷况,非負(fù)。范數(shù)相比距離多了一個(gè)數(shù)乘的條件宵荒,可以將范數(shù)看做一個(gè)強(qiáng)化了的距離定義徘意。

3, 內(nèi)積:

Inner Product

共軛苔悦,數(shù)乘,分解椎咧,正定玖详。

距離、范數(shù)勤讽、內(nèi)積是線性代數(shù)中基礎(chǔ)且非常重要的概念蟋座。/強(qiáng)調(diào)這個(gè)好無力。脚牍。蜈七。

理一下高大上的空間概念:

線性結(jié)構(gòu),僅有向量的加法莫矗、數(shù)乘等;

距離+線性結(jié)構(gòu)砂缩,形成一個(gè)線性空間作谚,這個(gè)線性空間就是向量空間;

向量空間+范數(shù)(范數(shù)表示某點(diǎn)到空間零點(diǎn)的距離)庵芭。

范數(shù)的集合----》賦范空間+線性結(jié)構(gòu)--》線性賦范空間 妹懒;

距離的集合----》度量空間+線性結(jié)構(gòu)--》線性度量空間;

線性賦范空間+內(nèi)積運(yùn)算--》內(nèi)積空間双吆;?

這時(shí)的內(nèi)積空間已經(jīng)有了距離眨唬、長度会前、角度等,有限維的內(nèi)積空間也就是我們熟悉的歐氏空間匾竿。

繼續(xù)在內(nèi)積空間上擴(kuò)展瓦宜,使得內(nèi)積空間滿足完備性,形成希爾伯特空間如下:?

內(nèi)積空間+完備性---》希爾伯特空間 岭妖,其中完備性的意思就是空間中的極限運(yùn)算不能跑出該空間临庇。

賦范空間+完備性---》巴拿赫空間;

對(duì)距離進(jìn)行弱化昵慌,保留距離的極限和連續(xù)概念假夺,就形成拓?fù)涞母拍睿?/p>

拓?fù)洌壕嚯x、范數(shù)斋攀、開集已卷。

拓?fù)溥@個(gè)我也不是很懂,但他只是把原實(shí)數(shù)空間上的那些操作重新定義到集合上淳蔼。比如連續(xù)侧蘸、鄰域等的重新定義。

這就寫到這吧肖方,有誤之處闺魏,麻煩指出來,一起學(xué)習(xí)交流啦~

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