|
|
EDA365欢迎您登录!
您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?注册
x
( t5 x8 ^* E+ [1 K) ?; N在讲內积空间之前,先提一下线性空间,这是內积空间的基础,也是我们学习任何一门理科所必备的常识。
! V9 ? p% ~. x& H& b: T/ _/ N7 `
( F4 S3 ~0 D% N线性空间介绍:" M* {% q' r3 R" X2 i
/ |7 A( I" Q, a! d m; U
向量空间亦称向量空间。它是线性代数的中心内容和基本概念之一。设V是一个非空集合,P是一个域。若:' a8 H: K: Q, G" a# g6 s) a6 j! S
, K+ j- E8 X: y3 L: K7 R# L8 |8 c" ]) S1.在V中定义了一种运算,称为加法,即对V中任意两个元素α与β都按某一法则对应于V内惟一确定的一个元素α+β,称为α与β的和。
! R- m( O6 W$ {: n4 v7 u2.在P与V的元素间定义了一种运算,称为纯量乘法(亦称数量乘法),即对V中任意元素α和P中任意元素k,都按某一法则对应V内惟一确定的一个元素kα,称为k与α的积。5 y3 ^! L% }) v/ v0 Q# k$ |
3.加法与纯量乘法满足以下条件:
# P" Q7 c* y) V8 u* ]5 g1) α+β=β+α,对任意α,β∈V.7 X* O% G h0 @
2) α+(β+γ)=(α+β)+γ,对任意α,β,γ∈V.6 Y, A, K6 U, b3 L& U
3) 存在一个元素0∈V,对一切α∈V有α+0=α,元素0称为V的零元.
; |" @1 o2 X. O7 X! _: k$ [: |4) 对任一α∈V,都存在β∈V使α+β=0,β称为α的负元素,记为-α.
3 X1 }* H4 ]* ~1 i5) 对P中单位元1,有1α=α(α∈V).$ v" Z8 C0 @3 I- a
6) 对任意k,l∈P,α∈V有(kl)α=k(lα).
3 [2 B- ~0 K& F# n6 n7) 对任意k,l∈P,α∈V有(k+l)α=kα+lα.
l& w8 f7 k1 X# H5 k8 t8) 对任意k∈P,α,β∈V有k(α+β)=kα+kβ,0 j' ~, Q* P8 D. N+ V5 l
则称V为域P上的一个线性空间,或向量空间。V中元素称为向量,V的零元称为零向量,P称为线性空间的基域.当P是实数域时,V称为实线性空间.当P是复数域时,V称为复线性空间。
! G+ w% @/ D! m: {0 D3 C各个版本大同小异,都是一个意思,这里就选百度百科上的描述吧。
, Y* j1 s6 n( l' [& P) F( o6 l( G
————————————————————————————————————————————————————
h$ ^$ [- t1 ?& C! u3 k# I, M7 N- W) | z$ @ [, f
內积空间:
3 M0 u, Q" w/ ]( c8 l5 X: k& t
4 W0 N( I: e# G3 |
' ~ K" I2 n7 A/ a" d
: o9 `' i7 W; L9 `( D也就是说在线性空间上装配上內积,线性空间也就成了內积空间了,內积是什么东西?
2 M8 b4 n/ K7 |
# [% S. q! y0 A) J. x; n; [內积是一种运算,将线性空间中的两个元素映射成一个元素,即二元映射为一元,且这种运算满足所谓的內积公理,则这种运算才能称为內积。$ J" Y j3 s, c7 w5 _" p
, u3 \" Z" ?9 E5 Y- k2 z- ]- h
內积对第二变元具有共轭线性性质,要记住,区分內积对第一变元和第二变元不同的运算规则。- _: W- } c- j3 Y: j9 R
& ~( `4 i+ j( d
下面列出一些常用的內积:
! K, g. B* I8 `8 F9 `! j
) R) }% A0 }4 ]% u4 d8 c( U
$ U$ v( E. v; P% q9 U8 \8 x( U
" C$ |; K. `6 o' V7 l
的意思是在区间[a,b]上平方可积的全体函数。, _5 i4 ?- N3 e3 l6 C
" V2 q2 [% y" b! V
————————————————————————————————————————————————————
0 _1 h9 b6 \2 [5 k p) ^. a o( F2 u9 {+ e. y
內积空间中的柯西—施瓦兹不等式:
; q6 l' W2 n+ u2 c; d0 O- G
+ H1 r- i0 z* a* A7 K6 _
- I/ _6 J- N5 {* A
7 {1 A% H& R+ f2 ]. m9 n
由于
* v! l9 z9 A% q, S3 N, y/ U; N. k& X- G$ l# E
故上面的Cauchy_Schwarz不等式可以写成:3 M4 j6 F8 p5 x8 T# c
- V2 ^6 D, x) ?2 I. e' g T
]4 S5 x6 k6 ~2 m% w6 E
$ D& w$ O- Q. J5 F4 A, U( s( G介绍这个不等式的目的如下,就是证明由內积诱导(定义)的范数是否满足范数公理,如果满足,这范数可以由內积来诱导。- q2 p- n& d8 |# L+ j# l$ Y
& r+ D2 j; i! t" g' h/ U$ Q% m3 P+ \问题如下:
( h& n2 w7 U% I
d/ R& \( j& ~$ H* r C. o
0 \1 {8 |# S1 G' N( g* ^
/ @+ ?, c, Z1 n, y4 I
证明:
D" k Z" B& Q( Y( f5 s/ J1 _) x4 x8 E* A* K" w9 j
) t8 _6 X+ \) [. A9 r
$ X% E7 H9 V% C6 B3 d
9 e8 m. @9 u1 n
* b! s8 x: w9 b, r! v5 ]. r. W既然知道由內积可以诱导范数,那么下面的公式自然不难验证了:% j, v! j5 D: ]# \/ a" ]- b7 g
& p: ~ A! v# T0 d, f8 @# Y
3 @1 F7 F; F& A$ h( k. P) T5 s" m
# H5 m2 y7 i3 @: h+ W9 M6 y左边由內积表示出来,然后经过一系列的化简,即可得到右边的式子。2 E0 M9 w+ y) n4 K
' o: w/ T! u* P废话不多说,直接上图:1 s) k: }% m+ [+ r% D
5 Z1 E5 z1 b/ Z7 Q0 U: S d) J! P: }9 [
4 R* U! A6 O+ u$ O. R! u$ ?0 G
) p! O+ R+ g J- i1 { G
就到这里吧" H l, I# x6 d( A! Y# O
|
|