กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 19 นาที

นอร์ม (คณิตศาสตร์)

ในทางคณิตศาสตร์นอร์ม(norm)คือฟังก์ชันจากปริภูมิเวกเตอร์ จำนวนจริงหรือจำนวนเชิงซ้อน ไปยังจำนวนจริงที่ไม่เป็นลบ ซึ่งมีพฤติกรรมบางอย่างคล้ายกับระยะทางจากจุดกำเนิด กล่าวคือสลับ ที่ได้.

นอร์ม (คณิตศาสตร์)

ในทางคณิตศาสตร์นอร์ม(norm)คือฟังก์ชันจากปริภูมิเวกเตอร์ จำนวนจริงหรือจำนวนเชิงซ้อน ไปยังจำนวนจริงที่ไม่เป็นลบ ซึ่งมีพฤติกรรมบางอย่างคล้ายกับระยะทางจากจุดกำเนิด กล่าวคือสลับ ที่ได้ กับการปรับขนาด เป็นไปตามอสมการสามเหลี่ยม รูปแบบหนึ่ง และมีค่าเป็นศูนย์เฉพาะที่จุดกำเนิดเท่านั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งระยะทางแบบยุคลิดในปริภูมิแบบยุคลิดถูกกำหนดโดยนอร์มบนปริภูมิเวกเตอร์แบบยุคลิด ที่เกี่ยวข้อง ซึ่งเรียกว่านอร์มแบบยุคลิดนอร์ม2หรือบางครั้งเรียกว่าขนาดหรือความยาวของเวกเตอร์ นอร์มนี้สามารถกำหนดได้ว่าเป็นรากที่สองของผลคูณภายในของเวกเตอร์กับตัวมันเอง

เซมินอร์มมีคุณสมบัติสองประการแรกของนอร์ม แต่อาจเป็นศูนย์สำหรับเวกเตอร์อื่นที่ไม่ใช่จุดกำเนิด[ 1 ]ปริภูมิเวกเตอร์ที่มีนอร์มที่กำหนดเรียกว่าปริภูมิเวกเตอร์นอร์มในทำนองเดียวกัน ปริภูมิเวกเตอร์ที่มีเซมินอร์มเรียกว่าปริภูมิเวกเตอร์เซมินอร์ม

คำว่าpseudonormถูกใช้ในความหมายที่เกี่ยวข้องหลายประการ อาจเป็นคำพ้องความหมายของ "seminorm" [ 1 ]นอกจากนี้ยังอาจหมายถึงนอร์มที่สามารถรับค่าอนันต์ได้[ 2 ]หรือฟังก์ชันบางอย่างที่กำหนดพารามิเตอร์โดยเซตทิศทาง[ 3 ]

คำนิยาม

เมื่อกำหนดปริมาณเวกเตอร์ เหนือฟิลด์ย่อยของจำนวนเชิงซ้อน ค่าบรรทัดฐานบนคือฟังก์ชันค่าจริงที่มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้ โดยที่หมายถึงค่าสัมบูรณ์ ปกติ ของสเกลาร์: [ 4 ]

  1. อสมการย่อยบวก / อสมการสามเหลี่ยม : สำหรับทุก
  2. ความเป็นเนื้อเดียวกันอย่างสมบูรณ์ : สำหรับทุกค่าและทุกค่าสเกลาร์
  3. ความแน่นอนเชิงบวก / ความเป็นบวก[ 5 ] /การแยกจุด :สำหรับทุกถ้าแล้ว
    • เนื่องจากคุณสมบัติ (2.) บ่งชี้ว่าผู้เขียนบางคนแทนที่คุณสมบัติ (3.) ด้วยเงื่อนไขที่เทียบเท่ากัน: สำหรับทุกๆก็ต่อเมื่อ

เซมินอร์มบนคือฟังก์ชันที่มีคุณสมบัติ (1.) และ (2.) [ 6 ]โดยเฉพาะอย่างยิ่ง นอร์มทุกตัวก็เป็นเซมินอร์มด้วย (และด้วยเหตุนี้จึงเป็นฟังก์ชันย่อยเชิงเส้น ด้วย ) อย่างไรก็ตาม มีเซมินอร์มที่ไม่ใช่นอร์ม คุณสมบัติ (1.) และ (2.) บ่งชี้ว่าถ้าเป็นนอร์ม (หรือโดยทั่วไปแล้ว เซมินอร์ม) แล้วและ ก็มีคุณสมบัติต่อไปนี้ด้วย:

  1. ความไม่เป็นลบ : [ 5 ] สำหรับทุกคน

ผู้เขียนบางคนรวมเอาการไม่เป็นลบไว้ในคำจำกัดความของ "บรรทัดฐาน" แม้ว่าจะไม่จำเป็นก็ตาม แม้ว่าบทความนี้จะนิยาม " บวก " ให้เป็นคำพ้องความหมายของ "บวกแน่นอน" แต่ผู้เขียนบางคนกลับนิยาม " บวก " ให้เป็นคำพ้องความหมายของ "ไม่เป็นลบ" [ 7 ]คำจำกัดความเหล่านี้ไม่เท่ากัน

สัญกรณ์

หากมีการกำหนดค่ามาตรฐาน (norm) บนปริภูมิเวกเตอร์ค่ามาตรฐานของเวกเตอร์นั้นมักจะแสดงโดยการล้อมเวกเตอร์ด้วยเส้นแนวตั้งคู่: ดังที่ สเตฟาน บานาคเสนอไว้ในวิทยานิพนธ์ปริญญาเอกของเขาในปี 1920 สัญลักษณ์ดังกล่าวบางครั้งก็ใช้ในกรณีที่ค่ามาตรฐานเป็นเพียงค่ากึ่งมาตรฐาน (seminorm) สำหรับความยาวของเวกเตอร์ในปริภูมิยุคลิด (ซึ่งเป็นตัวอย่างหนึ่งของค่ามาตรฐาน ดังที่อธิบายไว้ด้านล่าง ) สัญลักษณ์ที่มีเส้นแนวตั้งเดี่ยวก็แพร่หลายเช่นกัน

ตัวอย่าง

ปริภูมิเวกเตอร์ทุกปริภูมิ (จริงหรือเชิงซ้อน) ยอมรับบรรทัดฐาน: ถ้าเป็นฐาน Hamelสำหรับปริภูมิเวกเตอร์แผนที่ค่าจริงที่ส่ง(โดยที่สเกลาร์ทั้งหมด ยกเว้นจำนวนจำกัดเป็น) ไปยังเป็นบรรทัดฐานบน[ 8 ] นอกจากนี้ยังมีบรรทัดฐานจำนวนมากที่แสดงคุณสมบัติเพิ่มเติมที่ทำให้มีประโยชน์สำหรับปัญหาเฉพาะ

บรรทัดฐานค่าสัมบูรณ์

ค่าสัมบูรณ์ เป็น นอร์ม บนปริภูมิเวกเตอร์ที่เกิดจาก จำนวน จริงหรือจำนวนเชิงซ้อน จำนวนเชิงซ้อนก่อให้เกิดปริภูมิเวกเตอร์หนึ่งมิติเหนือตัวมันเอง และปริภูมิเวกเตอร์สองมิติเหนือจำนวนจริง ค่าสัมบูรณ์เป็นนอร์มสำหรับโครงสร้างทั้งสองนี้

นอร์มใดๆบนปริภูมิเวกเตอร์หนึ่งมิติจะเทียบเท่า (โดยไม่คำนึงถึงการปรับขนาด) กับนอร์มค่าสัมบูรณ์ ซึ่งหมายความว่ามีไอโซมอร์ฟิซึม ที่รักษานอร์ม ของปริภูมิเวกเตอร์โดยที่เป็นหรือและการรักษานอร์มหมายความว่า ไอโซมอร์ฟิซึมนี้ได้มาจากการส่งไปยังเวกเตอร์ที่มีนอร์มซึ่งมีอยู่จริง เนื่องจากเวกเตอร์ดังกล่าวได้มาจากการคูณเวกเตอร์ที่ไม่เป็นศูนย์ใดๆ ด้วยส่วนกลับของนอร์มของมัน

บรรทัดฐานยุคลิด

ในปริภูมิยุคลิดมิติแนวคิดเชิงสัญชาตญาณของความยาวของเวกเตอร์ถูกจับโดยสูตร[ 9 ]

นี่คือบรรทัดฐานยุคลิดซึ่งให้ระยะทางปกติจากจุดกำเนิดไปยังจุดXซึ่งเป็นผลสืบเนื่องมาจากทฤษฎีบทพีทาโกรัสการดำเนินการนี้อาจเรียกว่า "SRSS" ซึ่งเป็นคำย่อของรากที่สองของผลรวมของกำลังสอง[ 10 ]

บรรทัดฐานยุคลิดเป็นบรรทัดฐานที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดบน[ 9 ]แต่ยังมีบรรทัดฐานอื่นๆ บนปริภูมิเวกเตอร์นี้ดังที่จะแสดงต่อไป อย่างไรก็ตาม บรรทัดฐานเหล่านี้ทั้งหมดเทียบเท่ากันในแง่ที่ว่าพวกมันทั้งหมดกำหนดโทโพโลยีเดียวกันบนปริภูมิมิติจำกัด

ผลคูณภายในของเวกเตอร์สองตัวในปริภูมิเวกเตอร์แบบยุคลิดคือผลคูณดอทของเวกเตอร์พิกัด ของเวกเตอร์ทั้งสอง บนฐานเชิงตั้งฉากปกติดังนั้น ค่ามาตรฐานแบบยุคลิดจึงสามารถเขียนใน รูปแบบ ที่ไม่ขึ้นกับพิกัดได้ดังนี้

นอร์มยุคลิดยังเรียกว่านอร์มกำลังสองนอร์ม [ 11 ]นอร์ม2หรือนอร์มกำลังสองดูพื้นที่มันกำหนดฟังก์ชันระยะทางที่เรียกว่าความยาวยุคลิดระยะทางหรือระยะทาง

เซตของเวกเตอร์ที่มีค่าบรรทัดฐานแบบยุคลิดเป็นค่าคงที่บวกที่กำหนดให้ จะก่อให้เกิดทรงกลม -sphere

นอร์มยุคลิดของจำนวนเชิงซ้อน

นอร์มแบบยุคลิดของจำนวนเชิงซ้อนคือค่าสัมบูรณ์ (หรือเรียกว่าโมดูลัส ) ของจำนวนเชิงซ้อนนั้น หาก ระนาบ เชิงซ้อนถูกระบุว่าเป็นระนาบแบบยุคลิด การระบุจำนวนเชิงซ้อนว่าเป็นเวกเตอร์ในระนาบแบบยุคลิดนี้ ทำให้ปริมาณ(ตามที่ออยเลอร์เสนอเป็นครั้งแรก) เป็นนอร์มแบบยุคลิดที่เกี่ยวข้องกับจำนวนเชิงซ้อนนั้น สำหรับนอร์มสามารถเขียนได้อีกแบบว่า โดยที่คือสังยุคเชิงซ้อนของ

ควอเทอร์เนียนและอ็อกโทเนียน

มีพีชคณิตฮูร์วิตซ์แบบยุคลิด อยู่สี่แบบ บนจำนวนจริงได้แก่ จำนวนจริงจำนวนเชิงซ้อนควอเทอร์เนียนและอ็อกโทเนียนโดยมิติของปริภูมิเหล่านี้บนจำนวนจริงคือตามลำดับ บรรทัดฐานเชิงแคนอนิกบนและคือฟังก์ชัน ค่าสัมบูรณ์ ของพวกมัน ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้

นอร์มแคนอนิกบนควอเทอร์เนียนถูกกำหนดโดย สำหรับทุกควอเทอร์เนียนในซึ่งเหมือนกับนอร์มยุคลิดบนที่ถือว่าเป็นปริภูมิเวกเตอร์ ในทำนอง เดียวกัน นอร์มแคนอนิกบนอ็อกโทเนียนก็คือนอร์มยุคลิดบน

ปริภูมิบรรทัดฐานเชิงซ้อนมิติจำกัด

ในปริภูมิเชิงซ้อนมิติ n ค่าบรรทัดฐานที่พบได้บ่อยที่สุดคือ

ในกรณีนี้ ค่ามาตรฐานสามารถแสดงได้เป็นรากที่สองของผลคูณภายในของเวกเตอร์กับตัวมันเอง โดยที่แทนด้วยเวกเตอร์คอลัมน์และแทนการสลับตำแหน่งแบบสังยุค ของเวกเตอร์คอลัมน์ นั้น

สูตรนี้ใช้ได้กับปริภูมิผลคูณภายใน ใดๆ รวมถึงปริภูมิยุคลิดและปริภูมิเชิงซ้อน สำหรับปริภูมิเชิงซ้อน ผลคูณภายในจะเทียบเท่ากับผลคูณดอทเชิงซ้อนดังนั้นในกรณีนี้ สูตรจึงสามารถเขียนได้โดยใช้สัญลักษณ์ต่อไปนี้:

มาตรฐานรถแท็กซี่ หรือ มาตรฐานแมนฮัตตัน

ชื่อนี้เกี่ยวข้องกับระยะทางที่รถแท็กซี่ต้องขับในผังถนน รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า (เช่นเดียวกับ เขต แมนฮัตตันใน นิวยอร์ก ) เพื่อไปยังจุดหมายปลายทาง

เซตของเวกเตอร์ที่มีนอร์ม 1 เป็นค่าคงที่ที่กำหนดให้ จะก่อให้เกิดพื้นผิวของโพลีโทปไขว้ซึ่งมีมิติเท่ากับมิติของปริภูมิเวกเตอร์ลบ 1 นอร์มแท็กซี่แคบเรียกอีกอย่างว่านอร์มระยะทางที่ได้จากนอร์มนี้เรียกว่าระยะทางแมนฮัตตันหรือระยะทาง

ค่า 1-นอร์ม คือผลรวมของค่าสัมบูรณ์ของคอลัมน์ต่างๆ

ในทางตรงกันข้าม นี่ไม่ใช่บรรทัดฐาน เพราะอาจส่งผลเสียได้

พี -นอร์ม

ให้เป็นจำนวนจริงนอร์ม - (เรียกอีกอย่างว่านอร์ม -) ของเวกเตอร์คือ[ 9 ] สำหรับเราจะได้นอร์มแท็กซี่สำหรับเราจะได้นอร์มยุคลิดและเมื่อเข้าใกล้นอร์ม- จะเข้าใกล้นอร์มอนันต์หรือนอร์มสูงสุด : นอร์ม- เกี่ยวข้องกับค่าเฉลี่ยทั่วไปหรือค่าเฉลี่ยกำลัง

เนื่องจากนอร์ม- เกิดขึ้นจากผลคูณภายใน แบบแคนอนิก ซึ่งหมายความว่าสำหรับเวกเตอร์ทั้งหมดผลคูณภายในนี้สามารถแสดงในรูปของนอร์มได้โดยใช้เอกลักษณ์โพลาไรเซชันบนผลคูณภายในนี้คือผลคูณภายในแบบยุคลิดกำหนดโดย ในขณะที่สำหรับปริภูมิที่เกี่ยวข้องกับปริภูมิการวัดซึ่งประกอบด้วยฟังก์ชันที่หาปริพันธ์กำลังสองได้ผลคูณภายในนี้คือ

คำจำกัดความนี้ยังคงน่าสนใจอยู่บ้างแต่ฟังก์ชันที่ได้นั้นไม่ได้กำหนดบรรทัดฐาน[ 12 ]เพราะมันละเมิดอสมการสามเหลี่ยมสิ่งที่เป็นจริงสำหรับกรณีนี้แม้แต่ในอนาล็อกที่วัดได้ ก็คือคลาสที่สอดคล้องกันเป็นปริภูมิเวกเตอร์ และยังเป็นความจริงที่ว่าฟังก์ชัน (โดยไม่มีรากที่ th) กำหนดระยะทางที่ทำให้ เป็น ปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอ โลยี เมตริกที่สมบูรณ์ ปริภูมิเหล่านี้มีความน่าสนใจอย่างมากในการวิเคราะห์เชิงฟังก์ชันทฤษฎีความน่าจะเป็นและการวิเคราะห์ฮาร์มอนิกอย่างไรก็ตาม นอกเหนือจากกรณีที่ไม่สำคัญ ปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีนี้ไม่นูนเฉพาะที่ และไม่มีรูปแบบเชิงเส้นที่ไม่เป็นศูนย์ต่อเนื่อง ดังนั้นปริภูมิคู่เชิงทอพอโลยีจึงมีเพียงฟังก์ชันศูนย์เท่านั้น

อนุพันธ์ย่อยของนอร์ม - มีค่าดังนี้

ดังนั้น อนุพันธ์เทียบกับ คือ โดยที่แทนผลคูณแบบฮาดามาร์ดและใช้สำหรับค่าสัมบูรณ์ของแต่ละองค์ประกอบของเวกเตอร์

สำหรับกรณีพิเศษนี้จะกลายเป็น หรือ

บรรทัดฐานสูงสุด (กรณีพิเศษของ: บรรทัดฐานอนันต์ บรรทัดฐานเอกรูป หรือบรรทัดฐานสุพรีมัม)

ถ้าเป็นเวกเตอร์บางตัวที่ทำให้แล้ว:

เซตของเวกเตอร์ที่มีค่านอร์มอนันต์เป็นค่าคงที่ที่กำหนดจะก่อตัวเป็นพื้นผิวของไฮเปอร์คิวบ์ที่มีความยาวด้าน

มาตรฐานด้านพลังงาน

บรรทัดฐานพลังงาน[ 13 ]ของเวกเตอร์ถูกกำหนดในแง่ของ เมท ริกซ์สมมาตรบวกแน่นอนดังนี้

เป็นที่ชัดเจนว่า ถ้าเป็นเมทริกซ์เอกลักษณ์นอร์มนี้จะสอดคล้องกับนอร์มแบบยุคลิดถ้าเป็นเมทริกซ์ทแยงมุม นอร์มนี้ยังเรียกว่านอร์มแบบถ่วงน้ำหนักนอร์มพลังงานเกิดจากผลคูณภายใน ที่ กำหนด โดยสำหรับ

โดยทั่วไป ค่าของนอร์มจะขึ้นอยู่กับสเปกตรัมของ: สำหรับเวกเตอร์ที่มีนอร์มแบบยุคลิดเท่ากับหนึ่ง ค่าของ จะถูกจำกัดจากด้านล่างและด้านบนโดยค่า ไอเกนสัมบูรณ์ที่เล็กที่สุดและใหญ่ที่สุดของตามลำดับ โดยที่ขอบเขตเหล่านี้จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อตรงกับเวกเตอร์ไอเกน (ที่ถูกทำให้เป็นมาตรฐาน) ที่สอดคล้องกัน จากรากที่สองของเมทริกซ์สมมาตรนอร์มพลังงานของเวกเตอร์สามารถเขียนได้ในรูปของนอร์มแบบยุคลิดมาตรฐานดังนี้

กฎเกณฑ์ศูนย์

ในความน่าจะเป็นและการวิเคราะห์เชิงฟังก์ชัน นอร์มศูนย์เหนี่ยวนำให้เกิดโทโพโลยีเมตริกที่สมบูรณ์สำหรับพื้นที่ของฟังก์ชันที่วัดได้และสำหรับพื้นที่ Fของลำดับที่มีนอร์ม F [ 14 ] ในที่นี้เราหมายถึงนอร์ม Fซึ่งเป็นฟังก์ชันค่าจริงบนพื้นที่ F ที่มีระยะทางเช่นนั้นนอร์มFที่อธิบายไว้ข้างต้นไม่ใช่นอร์มในความหมายปกติเนื่องจากขาดคุณสมบัติความเป็นเอกรูปที่จำเป็น

ระยะทางแฮมมิงของเวกเตอร์จากศูนย์

ในเรขาคณิตเมตริกเมตริกแบบไม่ต่อเนื่องจะมีค่าเป็นหนึ่งสำหรับจุดที่แตกต่างกัน และเป็นศูนย์สำหรับจุดอื่น ๆ เมื่อนำไปใช้กับองค์ประกอบของปริมาณเวกเตอร์แบบพิกัด เมตริกแบบไม่ต่อเนื่องจะกำหนดระยะทางแฮม มิง ซึ่งมีความสำคัญในการเข้ารหัสและทฤษฎีสารสนเทศในขอบเขตของจำนวนจริงหรือจำนวนเชิงซ้อน ระยะทางของเมตริกแบบไม่ต่อเนื่องจากศูนย์จะไม่เป็นเอกพันธุ์ในจุดที่ไม่เป็นศูนย์ อันที่จริง ระยะทางจากศูนย์ยังคงเป็นหนึ่งเมื่ออาร์กิวเมนต์ที่ไม่เป็นศูนย์เข้าใกล้ศูนย์ อย่างไรก็ตาม ระยะทางแบบไม่ต่อเนื่องของจำนวนจากศูนย์นั้นเป็นไปตามคุณสมบัติอื่น ๆ ของนอร์ม ได้แก่ อสมการสามเหลี่ยมและความเป็นบวกแน่นอน เมื่อนำไปใช้กับเวกเตอร์แบบส่วนประกอบ เมตริกแบบไม่ต่อเนื่องจากศูนย์จะทำงานเหมือน "นอร์ม" ที่ไม่เป็นเอกพันธุ์ ซึ่งนับจำนวนส่วนประกอบที่ไม่เป็นศูนย์ในอาร์กิวเมนต์เวกเตอร์ อีกครั้ง "นอร์ม" ที่ไม่เป็นเอกพันธุ์นี้ไม่ต่อเนื่อง

ในด้านการประมวลผลสัญญาณและสถิติเดวิดโดโนโฮอ้างถึง" นอร์ม" ศูนย์ด้วยเครื่องหมายอัญประกาศ ตามสัญลักษณ์ของโดโนโฮ "นอร์ม" ศูนย์ของคือจำนวนพิกัดที่ไม่เป็นศูนย์ของหรือระยะทางแฮมมิงของเวกเตอร์จากศูนย์ เมื่อ "นอร์ม" นี้ถูกจำกัดอยู่ในเซตที่มีขอบเขต มันคือลิมิตของนอร์ม - เมื่อเข้าใกล้ 0 แน่นอนว่า "นอร์ม" ศูนย์ไม่ใช่ " นอร์ม " ที่แท้จริง เพราะมันไม่เป็นเอกพันธุ์บวกอันที่จริง มันไม่ใช่แม้แต่ F-นอร์มในความหมายที่อธิบายไว้ข้างต้น เนื่องจากมันไม่ต่อเนื่อง ทั้งร่วมกันและแยกกัน เมื่อเทียบกับอาร์กิวเมนต์สเกลาร์ในการคูณสเกลาร์กับเวกเตอร์ และเมื่อเทียบกับอาร์กิวเมนต์เวกเตอร์ การใช้คำศัพท์ ที่ผิดพลาดวิศวกรบางคนละเว้นเครื่องหมายอัญประกาศของโดโนโฮและเรียกฟังก์ชันจำนวนพิกัดที่ไม่เป็นศูนย์ว่านอร์มอย่างไม่เหมาะสมโดยเลียนแบบสัญลักษณ์สำหรับปริภูมิเลเบสของฟังก์ชันที่วัดได้

มิติอันไม่มีที่สิ้นสุด

การสรุปบรรทัดฐานข้างต้นไปยังส่วนประกอบจำนวนอนันต์นำไปสู่ปริภูมิที่มีบรรทัดฐาน

สำหรับลำดับและฟังก์ชันค่าเชิงซ้อนบนตามลำดับ ซึ่งสามารถขยายความทั่วไปได้อีก (ดูการวัดแบบฮาร์ ) บรรทัดฐานเหล่านี้ยังใช้ได้ในขีดจำกัดเมื่อ ซึ่งให้บรรทัดฐานสูงสุดและเรียกว่าและ

ผลิตภัณฑ์ภายในใดๆ ก็ตามจะกระตุ้นให้เกิดสภาวะปกติโดยธรรมชาติ

ตัวอย่างอื่นๆ ของปริภูมิเวกเตอร์เชิงบรรทัดฐานที่มีมิติอนันต์ สามารถพบได้ในบทความเกี่ยวกับ ปริภูมิบานาค

โดยทั่วไปแล้ว บรรทัดฐานเหล่านี้ไม่ได้ให้โทโพโลยีที่เหมือนกัน ตัวอย่างเช่นปริภูมิที่มีมิติอนันต์จะให้โทโพโลยีที่ละเอียดกว่าปริภูมิที่มีมิติอนันต์เมื่อ

มาตรฐานแบบผสม

สามารถสร้าง บรรทัดฐานอื่นๆได้โดยการรวมสิ่งต่างๆ ข้างต้นเข้าด้วยกัน ตัวอย่างเช่น เป็นบรรทัดฐานเกี่ยวกับ

สำหรับนอร์มใดๆ และการแปลงเชิงเส้นแบบ หนึ่งต่อหนึ่งใดๆ เราสามารถกำหนดนอร์มใหม่ที่เท่ากับ ใน 2 มิติ ด้วยการหมุน 45° และการปรับขนาดที่เหมาะสม จะทำให้นอร์มแท็กซี่กลายเป็นนอร์มสูงสุด การแปลงแต่ละครั้งที่ใช้กับนอร์มแท็กซี่ โดยไม่นับการกลับด้านและการสลับแกน จะให้ลูกบอลหน่วยที่แตกต่างกัน: รูปสี่เหลี่ยมด้านขนานที่มีรูปร่าง ขนาด และทิศทางเฉพาะ

ในแบบ 3 มิติ หลักการนี้คล้ายคลึงกัน แต่แตกต่างกันสำหรับค่ามาตรฐาน 1 ( ทรงแปดเหลี่ยม ) และค่ามาตรฐานสูงสุด ( ปริซึมที่มีฐานเป็นรูปสี่เหลี่ยมด้านขนาน)

มีตัวอย่างของบรรทัดฐานที่ไม่ได้กำหนดโดยสูตร "แบบทีละรายการ" ตัวอย่างเช่นฟังก์ชันมินคอฟสกีของทรงนูนสมมาตรศูนย์กลางใน(โดยมีจุดศูนย์กลางอยู่ที่ศูนย์) กำหนดบรรทัดฐานบน(ดู§ การจำแนกประเภทของเซมินอร์ม: เซตดูดซับนูนสัมบูรณ์ด้านล่าง)

สูตรทั้งหมดข้างต้นยังให้ค่ามาตรฐานโดยไม่ต้องแก้ไขใดๆ

นอกจากนี้ยังมีบรรทัดฐานสำหรับปริภูมิของเมทริกซ์ (ที่มีสมาชิกเป็นจำนวนจริงหรือจำนวนเชิงซ้อน) ซึ่งเรียกว่าบรรทัดฐานของเมทริกซ์

ในพีชคณิตนามธรรม

ให้เป็นส่วนขยายจำกัดของฟิลด์ที่มีดีกรีแยกไม่ได้และให้มีการปิดเชิงพีชคณิต ถ้าการฝัง ที่แตกต่างกัน ของคือแล้วบรรทัดฐานเชิงทฤษฎีกาโลอิสขององค์ประกอบคือค่า เนื่องจากฟังก์ชันนั้นเป็นฟังก์ชันเอกพันธุ์ที่มีดีกรีบรรทัดฐานเชิงทฤษฎีกาโลอิสจึงไม่ใช่บรรทัดฐานในความหมายของบทความนี้ อย่างไรก็ตามรากที่ ของบรรทัดฐาน (สมมติว่าแนวคิดนั้นมีความหมาย) เป็นบรรทัดฐาน[ 15 ]

พีชคณิตการประกอบ

แนวคิดเรื่องนอร์มในพีชคณิตเชิงองค์ประกอบนั้นไม่มีคุณสมบัติเหมือนนอร์มทั่วไป เนื่องจาก อนุญาตให้มี เวกเตอร์ศูนย์ได้พีชคณิตเชิงองค์ประกอบประกอบด้วยพีชคณิตเหนือฟิลด์อินโวลูชันและรูปแบบกำลังสองที่เรียกว่า "นอร์ม"

ลักษณะเด่นของพีชคณิตองค์ประกอบคือ คุณสมบัติ โฮโมมอร์ฟิซึมของ: สำหรับผลคูณของสององค์ประกอบและของพีชคณิตองค์ประกอบ ค่าบรรทัดฐานของมันจะสอดคล้องกับในกรณีของพีชคณิตการหารและค่าบรรทัดฐานของพีชคณิตองค์ประกอบคือค่ากำลังสองของค่าบรรทัดฐานที่กล่าวถึงข้างต้น ในกรณีเหล่านั้น ค่าบรรทัดฐานจะเป็นรูปแบบกำลังสองที่แน่นอนในพีชคณิตแยกส่วนค่าบรรทัดฐานจะเป็นรูปแบบกำลังสองแบบไอโซโทรปิ

คุณสมบัติ

สำหรับบรรทัดฐานใดๆบนปริภูมิเวกเตอร์อสมการสามเหลี่ยมผกผันจะเป็นจริง: ถ้าเป็นการแมปเชิงเส้นต่อเนื่องระหว่างปริภูมิบรรทัดฐาน บรรทัดฐานของและบรรทัดฐานของทรานสโพสของจะเท่ากัน[ 16 ]

สำหรับ บรรทัดฐานเรามีอสมการของ Hölder [ 17 ] กรณีพิเศษของสิ่งนี้คืออสมการ Cauchy–Schwarz : [ 17 ]

ภาพประกอบวงกลมหน่วยในขนาดต่างๆ

ทุกนอร์มเป็นเซมินอร์มและดังนั้นจึงมีคุณสมบัติทั้งหมดของนอร์มในทางกลับกัน ทุกเซมินอร์มเป็นฟังก์ชันย่อยเชิงเส้นและดังนั้นจึงมีคุณสมบัติทั้งหมดของฟังก์ชันย่อย เชิงเส้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ทุกนอร์มเป็นฟังก์ชันนูน

ความเท่าเทียมกัน

แนวคิดของวงกลมหน่วย (เซตของเวกเตอร์ทั้งหมดที่มีนอร์มเท่ากับ 1) นั้นแตกต่างกันไปตามนอร์มต่างๆ: สำหรับนอร์ม 1 วงกลมหน่วยจะเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่วางตัวเป็นรูปเพชร สำหรับนอร์ม 2 (นอร์มยุคลิด) มันคือวงกลม หน่วยที่เรารู้จักกันดี ในขณะที่สำหรับนอร์มอนันต์ มันคือรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่วางตัวตามแกน สำหรับนอร์มใดๆ มันคือซูเปอร์เอลลิปส์ที่มีแกนเท่ากันทุกประการ (ดูภาพประกอบ) เนื่องจากนิยามของนอร์ม วงกลมหน่วยจะต้องเป็นวงกลมนูนและสมมาตรแบบจุดศูนย์กลาง (ดังนั้น ตัวอย่างเช่น ลูกบอลหน่วยอาจเป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้า แต่ไม่สามารถเป็นรูปสามเหลี่ยมได้ และสำหรับนอร์ม )

ในแง่ของปริภูมิเวกเตอร์ เซมินอร์มกำหนดโทโพโลยีบนปริภูมิ และนี่คือ โทโพโลยี เฮาส์ดอร์ฟอย่างแม่นยำเมื่อเซมินอร์มสามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างเวกเตอร์ที่แตกต่างกันได้ ซึ่งเทียบเท่ากับการที่เซมินอร์มเป็นนอร์ม โทโพโลยีที่กำหนดขึ้น (โดยนอร์มหรือเซมินอร์ม) สามารถเข้าใจได้ทั้งในแง่ของลำดับหรือเซตเปิดลำดับของเวกเตอร์จะลู่เข้าในนอร์มไปยังถ้าเป็นเทียบเท่ากับโทโพโลยีประกอบด้วยเซตทั้งหมดที่สามารถแสดงเป็นผลรวมของลูกบอล เปิด ถ้าเป็นปริภูมิที่มีนอร์มแล้ว[ 18 ]

เรียกว่าค่ามาตรฐานสองค่าคือ และบนปริมาณเวกเตอร์เทียบเท่ากันหากเหนี่ยวนำให้เกิดโทโพโลยีเดียวกัน [ 19 ]ซึ่งเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อมีจำนวนจริงบวกและอยู่เช่นนั้นสำหรับทุก ตัวอย่างเช่น ถ้าบนแล้ว [ 20 ]

โดยเฉพาะ อย่าง ยิ่ง หากปริภูมิเวกเตอร์เป็นปริภูมิเวกเตอร์จริงหรือเชิงซ้อนที่มีมิติจำกัด ค่ามาตรฐานทั้งหมดจะเท่ากัน ในทางกลับกัน ในกรณีของปริภูมิเวกเตอร์ที่มีมิติอนันต์ ค่ามาตรฐานทั้งหมดจะไม่เท่ากัน

บรรทัดฐานที่เทียบเท่ากันนั้นกำหนดแนวคิดเรื่องความต่อเนื่องและการบรรจบกันแบบเดียวกัน และในหลายๆ กรณีไม่จำเป็นต้องแยกแยะความแตกต่าง กล่าวให้แม่นยำยิ่งขึ้น โครงสร้างเอกรูปที่กำหนดโดยบรรทัดฐานที่เทียบเท่ากันบนปริภูมิเวกเตอร์นั้นเป็นไอโซมอร์ฟิกเอกรูป ความเทียบเท่าในรูปแบบนี้ไม่ควรเข้าใจผิดว่าบรรทัดฐานสามารถใช้แทนกันได้เสมอ ตัวอย่างเช่น ในบริบทของการปรับแบบจำลอง บรรทัดฐานที่แตกต่างกันอาจนำไปสู่ผลลัพธ์การปรับที่แตกต่างกันและประสิทธิภาพของอัลกอริทึมที่แตกต่างกัน

การจำแนกประเภทของเซมิ-นอร์ม: เซตดูดซับนูนสัมบูรณ์

เซมินอร์มทั้งหมดบนปริภูมิเวกเตอร์สามารถจำแนกได้ตามเซตย่อยดูดซับนูนสัมบูรณ์ของแต่ละเซตย่อยดังกล่าวจะสอดคล้องกับเซมินอร์มที่เรียกว่าเกจของ ซึ่งกำหนดโดย โดย ที่คือ ค่า ต่ำสุดซึ่งมีคุณสมบัติ ว่า ในทางกลับกัน:

ปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีแบบนูนเฉพาะที่ใดๆจะมีฐานเฉพาะที่ซึ่งประกอบด้วยเซตแบบนูนสัมบูรณ์ วิธีทั่วไปในการสร้างฐานดังกล่าวคือการใช้ตระกูลของเซมิ-นอร์มที่แยกจุดต่างๆ ออกจากกัน : การรวบรวมจุดตัดจำกัดทั้งหมดของเซตจะเปลี่ยนปริภูมิให้เป็นปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีแบบนูนเฉพาะที่ซึ่งทำให้ทุก p มีความต่อเนื่อง

วิธีการดังกล่าวใช้ในการออกแบบ โทโพโล ยี แบบอ่อนและแบบอ่อน*

กรณีปกติ:

สมมติว่าตอนนี้มีจุดเดียวเนื่องจากเป็นตัวแยกเป็นนอร์ม และ เป็น ลูกบอลหน่วยเปิดของมันดังนั้นเป็น ย่านใกล้ เคียงที่ มีขอบเขตและนูนสัมบูรณ์ ของ 0 และเป็นฟังก์ชันต่อเนื่อง
ในทางกลับกันนั้นเป็นผลมาจากงานของAndrey Kolmogorov : ปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีใดๆ ที่นูนเฉพาะที่และมีขอบเขตเฉพาะที่นั้นสามารถหาค่ามาตรฐานได้ กล่าวคือ:
ถ้าเป็นย่านใกล้เคียงที่มีขอบเขตและนูนอย่างสมบูรณ์ของ 0 เกจ(ดังนั้น จึงเป็นนอร์ม)

ดูเพิ่มเติม

บรรณานุกรม

  • บูร์บากิ, นิโคลัส (1987) [1981]. ปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยี: บทที่ 1–5 องค์ประกอบทางคณิตศาสตร์ . แปลโดย Eggleston, HG; มาดาน เบอร์ลิน นิวยอร์ก: สปริงเกอร์-แวร์แลกไอเอสบีเอ็น 3-540-13627-4. OCLC  17499190 .
  • Khaleelulla, SM (1982). ตัวอย่างค้านในปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยี . บันทึกการบรรยายทางคณิตศาสตร์ . เล่มที่ 936. เบอร์ลิน, ไฮเดลเบิร์ก, นิวยอร์ก: Springer-Verlag . ISBN 978-3-540-11565-6. OCLC  8588370 .
  • Kubrusly, Carlos S. (2011). องค์ประกอบของทฤษฎีตัวดำเนินการ (ฉบับที่สอง). บอสตัน: Birkhäuser . ISBN 978-0-8176-4998-2. OCLC  710154895 .
  • นาริซี, ลอว์เรนซ์; เบคเกนสไตน์, เอ็ดเวิร์ด (2011). ปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีคณิตศาสตร์บริสุทธิ์และประยุกต์ (ฉบับพิมพ์ครั้งที่สอง). โบคา ราตัน, ฟลอริดา: สำนักพิมพ์ CRC. ISBN 978-1584888666. OCLC  144216834 .
  • Schaefer, Helmut H. ; Wolff, Manfred P. (1999). ปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอ โล ยีGTMเล่ม 8 (ฉบับพิมพ์ครั้งที่สอง). นิวยอร์ก, นิวยอร์ก: สำนักพิมพ์ Springer New York. ISBN 978-1-4612-7155-0. OCLC  840278135 .
  • เทรฟส์, ฟรองซัวส์ (2549) [2510] สเปซเวกเตอร์ทอพอโลยี การแจกแจง และเคอร์เนล Mineola, NY: สิ่งพิมพ์โดเวอร์ไอเอสบีเอ็น 978-0-486-45352-1. OCLC  853623322 .
  • วิลานสกี, อัลเบิร์ต (2013). วิธีการสมัยใหม่ในปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยี . ไมเนโอลา, นิวยอร์ก: สำนักพิมพ์โดเวอร์ อิงค์. ISBN 978-0-486-49353-4. OCLC  849801114 .
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Norm_(mathematics)&oldid=1341897918 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ นอร์ม (คณิตศาสตร์)

ในทางคณิตศาสตร์นอร์ม(norm)คือฟังก์ชันจากปริภูมิเวกเตอร์ จำนวนจริงหรือจำนวนเชิงซ้อน ไปยังจำนวนจริงที่ไม่เป็นลบ ซึ่งมีพฤติกรรมบางอย่างคล้ายกับระยะทางจากจุดกำเนิด กล่าวคือสลับ ที่ได้.

คำนิยาม

เมื่อกำหนด ปริมาณเวกเตอร์ เหนือ ฟิลด์ย่อย ของจำนวนเชิงซ้อน ค่าบรรทัดฐานบนคือฟังก์ชัน ค่า จริงที่มี คุณสมบัติดังต่อไปนี้ โดยที่หมายถึง ค่าสัมบูรณ์ ปกติ ของสเกลาร์: [ 4 ] X {\displaystyle X} เอฟ {\displaystyle F} ซี , {\displaystyle \mathbb {C} ,} X...

สัญกรณ์

หากมีการกำหนดค่ามาตรฐาน (norm) บนปริภูมิเวกเตอร์ค่ามาตรฐานของเวกเตอร์นั้นมักจะแสดงโดยการล้อมเวกเตอร์ด้วยเส้นแนวตั้งคู่: ดังที่ สเตฟาน บานาค เสนอไว้ในวิทยานิพนธ์ปริญญาเอกของเขาในปี 1920 สัญลักษณ์ดังกล่าวบางครั้งก็ใช้ในกรณีที่ค่ามาตรฐานเป็นเพียงค่ากึ่งมาตรฐาน...

ตัวอย่าง

ปริภูมิเวกเตอร์ทุกปริภูมิ (จริงหรือเชิงซ้อน) ยอมรับบรรทัดฐาน: ถ้าเป็น ฐาน Hamel สำหรับปริภูมิเวกเตอร์แผนที่ค่าจริงที่ส่ง(โดยที่สเกลาร์ทั้งหมด ยกเว้นจำนวนจำกัดเป็น) ไปยังเป็นบรรทัดฐานบน [ 8 ]...