內積空間

內積空間

在數學裡面,是增添了一個額外的結構的向量空間。這個額外的結構叫做內積,或標量積,或點積。這個增添的結構允許我們談論向量的角度和長度。

概述


內積空間有時也叫做准希爾伯特空間,因為由內積定義的距離完備化之後就會得到一個準希爾伯特空間。
在早期的著作中,內積空間被稱作酉空間,但這個詞現在已經被淘汰了。在將內積空間稱為酉空間的著作中,“內積空間”常指任意維(可數/不可數)的歐幾里德空間。

定義


下文中的數量域F是實數域或複數域。
域F上的一個內積空間V備有一個正定、對稱以及雙線性形式,稱作內積(F是複數域時,內積是一個正定、對稱以及共軛雙線性形式):
(·,·):V×V→F
滿足以下公理
1. (正定)(v, v) ≥ 0
(v, v) = 0 當且僅當v = 0,
2.(線性)(u, v + w) = (u, v) + (u,w)
3.(線性) (λu, v) = λ(u, v)
4.(對稱)(u, v) = (v, u)(F為複數域時,改為(u, v) = (v, u)的共軛)具有內積的線性空間成為內積空間。

性質


柯西—施瓦茨不等式:
|(x, y)|≦||x||·||y||

應用


-誘導范數(即長度);
-定義角度;