กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 19 นาที

ไม่มีชื่อบทความ

ใน ทางคณิตศาสตร์ นอร์ม (norm) คือ ฟังก์ชัน จาก ปริภูมิเวกเตอร์ จริงหรือเชิงซ้อนไปยังจำนวนจริงที่ไม่เป็นลบ ซึ่งมีพฤติกรรมบางอย่างคล้ายกับระยะทางจาก จุดกำเนิด กล่าว คือ สลับ ที่ได้..

นอร์ม (คณิตศาสตร์)

ในทางคณิตศาสตร์นอร์ม(norm)คือฟังก์ชัน จาก ปริภูมิเวกเตอร์จริงหรือเชิงซ้อนไปยังจำนวนจริงที่ไม่เป็นลบ ซึ่งมีพฤติกรรมบางอย่างคล้ายกับระยะทางจากจุดกำเนิด กล่าวคือสลับ ที่ได้ กับการปรับขนาด เป็นไปตามอสมการสามเหลี่ยม รูปแบบหนึ่ง และเป็นศูนย์เฉพาะที่จุดกำเนิดเท่านั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งระยะทางแบบยุคลิดในปริภูมิยุคลิดถูกกำหนดโดยนอร์มบนปริภูมิเวกเตอร์แบบยุคลิด ที่เกี่ยวข้อง ซึ่งเรียกว่านอร์มแบบยุคลิดนอร์ม2หรือบางครั้งเรียกว่าขนาดหรือความยาวของเวกเตอร์ นอร์มนี้สามารถกำหนดได้ว่าเป็นรากที่สองของผลคูณภายในของเวกเตอร์กับตัวมันเอง

เซมินอร์มมีคุณสมบัติสองประการแรกของนอร์ม แต่อาจเป็นศูนย์สำหรับเวกเตอร์อื่นที่ไม่ใช่จุดกำเนิด[ 1 ]ปริภูมิเวกเตอร์ที่มีนอร์มที่กำหนดเรียกว่าปริภูมิเวกเตอร์นอร์มในทำนองเดียวกัน ปริภูมิเวกเตอร์ที่มีเซมินอร์มเรียกว่าปริภูมิเวกเตอร์เซมินอร์ม

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

คำนิยาม

กำหนดให้เป็นปริภูมิเวกเตอร์X{\displaystyle X}เหนือพื้นที่ย่อยเอฟ{\displaystyle F}ของจำนวนเชิงซ้อนซี,{\displaystyle \mathbb {C} ,}บรรทัดฐานเกี่ยวกับX{\displaystyle X}เป็นฟังก์ชันค่าจริงพี:Xอาร์{\displaystyle p:X\to \mathbb {R} }โดยมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้||{\displaystyle |s|}หมายถึงค่าสัมบูรณ์ปกติของสเกลาร์{\displaystyle s}: [ 4 ]

  1. ความไม่เท่ากันแบบย่อยบวก / ความไม่เท่ากันแบบสามเหลี่ยม :พี(x+y)พี(x)+พี(y){\displaystyle p(x+y)\leq p(x)+p(y)}สำหรับทุกคนx,yX.{\displaystyle x,y\in X.}
  2. ความเป็นเนื้อเดียวกันโดยสมบูรณ์ :พี(x)=||พี(x){\displaystyle p(sx)=|s|p(x)}สำหรับทุกคนxX{\displaystyle x\in X}และสเกลาร์ทั้งหมด.{\displaystyle s.}
  3. ความแน่นอนเชิงบวก / ความเป็นบวก[ 5 ] /การแยกจุด :สำหรับทุกคนxX,{\displaystyle x\in X,}ถ้าพี(x)=0,{\displaystyle p(x)=0,}แล้วx=0.{\displaystyle x=0.}
    • เนื่องจากคุณสมบัติ (2.) บ่งชี้พี(0)=0,{\displaystyle p(0)=0,}ผู้เขียนบางคนแทนที่คุณสมบัติ (3.) ด้วยเงื่อนไขที่เทียบเท่ากัน: สำหรับทุกๆxX,{\displaystyle x\in X,}พี(x)=0{\displaystyle p(x)=0}ก็ต่อเมื่อx=0.{\displaystyle x=0.}

กึ่งมาตรฐานบนX{\displaystyle X}เป็นฟังก์ชันพี:Xอาร์{\displaystyle p:X\to \mathbb {R} }ที่มีคุณสมบัติ (1.) และ (2.) [ 6 ]โดยเฉพาะอย่างยิ่ง บรรทัดฐานทุกบรรทัดฐานจะเป็นเซมินอร์มด้วย (และด้วยเหตุนี้จึงเป็นฟังก์ชันย่อยเชิงเส้น ด้วย ) อย่างไรก็ตาม มีเซมินอร์มที่ไม่ใช่บรรทัดฐาน

คุณสมบัติ (1.) และ (2.) บ่งชี้ว่า ถ้าพี{\displaystyle p}ถ้าเป็นบรรทัดฐาน (หรือโดยทั่วไปแล้วเป็นกึ่งบรรทัดฐาน) แล้วพี(0)=0{\displaystyle p(0)=0}และนั่นพี{\displaystyle p}นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้: [ a ]

  1. ความไม่เป็นลบ : [ 5 ]พี(x)0{\displaystyle p(x)\geq 0}สำหรับทุกคนxX.{\displaystyle x\in X.}

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

สัญกรณ์

ถ้าเป็นบรรทัดฐานพี:Xอาร์{\displaystyle p:X\to \mathbb {R} }กำหนดให้บนปริภูมิเวกเตอร์X,{\displaystyle X,}จากนั้นค่ามาตรฐานของเวกเตอร์zX{\displaystyle z\in X}โดยปกติจะแสดงโดยการล้อมกรอบด้วยเส้นแนวตั้งสองเส้น:z=พี(z){\displaystyle \|z\|=p(z)}ตามที่ สเตฟาน บานาคเสนอไว้ในวิทยานิพนธ์ปริญญาเอกของเขาเมื่อปี ค.ศ. 1920 สัญลักษณ์ดังกล่าวบางครั้งก็ใช้เช่นกันหากพี{\displaystyle p}เป็นเพียงเซมินอร์มเท่านั้น สำหรับความยาวของเวกเตอร์ในปริภูมิยุคลิด (ซึ่งเป็นตัวอย่างของนอร์ม ดังที่อธิบายไว้ด้านล่าง ) จะใช้สัญลักษณ์|x|{\displaystyle |x|}การใช้เส้นแนวตั้งเดี่ยวก็พบเห็นได้ทั่วไปเช่นกัน

ตัวอย่าง

ปริภูมิเวกเตอร์ทุกปริภูมิ (ไม่ว่าจะเป็นจำนวนจริงหรือจำนวนเชิงซ้อน) ยอมรับค่ามาตรฐานได้: ถ้าx=(xฉัน)ฉันฉัน{\displaystyle x_{\bullet }=\left(x_{i}\right)_{i\in I}}เป็นฐานฮาเมลสำหรับปริภูมิเวกเตอร์X{\displaystyle X}จากนั้นแผนที่ค่าจริงที่ส่งx=ฉันฉันฉันxฉันX{\displaystyle x=\sum _{i\in I}s_{i}x_{i}\in X}(โดยที่สเกลาร์ทั้งหมด ยกเว้นจำนวนจำกัด)ฉัน{\displaystyle s_{i}}เป็น0{\displaystyle 0}) ถึงฉันฉัน|ฉัน|{\displaystyle \sum _{i\in I}\left|s_{i}\right|}เป็นเรื่องปกติบนX.{\displaystyle X.}[ 8 ]นอกจากนี้ยังมีบรรทัดฐานจำนวนมากที่แสดงคุณสมบัติเพิ่มเติมที่ทำให้มีประโยชน์สำหรับปัญหาเฉพาะ

บรรทัดฐานค่าสัมบูรณ์

ค่าสัมบูรณ์|x|{\displaystyle |x|} ค่าสัมบูรณ์ของค่าสัมบูรณ์คือค่ามาตรฐานของปริมาณเวกเตอร์ในปริภูมิเวกเตอร์ที่เกิดจาก จำนวน จริงหรือจำนวนเชิงซ้อน จำนวนเชิงซ้อนก่อให้เกิดปริภูมิเวกเตอร์หนึ่งมิติเหนือตัวมันเอง และปริภูมิเวกเตอร์สองมิติเหนือจำนวนจริง และค่าสัมบูรณ์ของค่ามาตรฐานคือค่ามาตรฐานสำหรับโครงสร้างทั้งสองนี้ ตัวอย่างเช่น 1 เป็นฐานและจำนวนเชิงซ้อนเป็นสเกลาร์ ก่อให้เกิดปริภูมิเวกเตอร์หนึ่งมิติ ในขณะที่{1,ฉัน}{\textstyle \{1,i\}}โดยใช้ฐานและจำนวนจริงเป็นสเกลาร์ ก่อให้เกิดปริภูมิเวกเตอร์ 2 มิติ และค่าสัมบูรณ์x2+y2{\textstyle {\sqrt {x^{2}+y^{2}}}}ของจำนวนเชิงซ้อนz=x+ฉันy{\displaystyle z=x+iy}, ที่ไหนx{\displaystyle x}และy{\displaystyle y}เป็นจำนวนจริงและก่อให้เกิดบรรทัดฐาน

บรรทัดฐานใดๆพี{\displaystyle p}บนปริภูมิเวกเตอร์หนึ่งมิติX{\displaystyle X}เทียบเท่า (โดยไม่คำนึงถึงการปรับขนาด) กับค่าสัมบูรณ์ของบรรทัดฐาน ซึ่งหมายความว่ามีไอโซมอร์ฟิซึม ที่รักษาบรรทัดฐาน ของปริภูมิเวกเตอร์เอฟ:เอฟX,{\displaystyle f:\mathbb {F} \to X,}ที่ไหนเอฟ{\displaystyle \mathbb {F} }คืออย่างใดอย่างหนึ่งอาร์{\displaystyle \mathbb {R} }หรือซี,{\displaystyle \mathbb {C} ,}และการรักษาบรรทัดฐานหมายความว่า|x|=พี(เอฟ(x)).{\displaystyle |x|=p(f(x)).} ไอโซมอร์ฟิซึมนี้ได้มาจากการส่ง1เอฟ{\displaystyle 1\in \mathbb {F} }ไปยังเวกเตอร์ของบรรทัดฐาน1,{\displaystyle 1,}ซึ่งมีอยู่จริง เนื่องจากเวกเตอร์ดังกล่าวได้มาจากการคูณเวกเตอร์ที่ไม่เป็นศูนย์ใดๆ ด้วยค่าผกผันของขนาดเวกเตอร์นั้น

บรรทัดฐานยุคลิด

บนn{\displaystyle n}ปริภูมิยูคลิดมิติอาร์n,{\displaystyle \mathbb {R} ^{n},}แนวคิดเชิงสัญชาตญาณเกี่ยวกับความยาวของเวกเตอร์x=(x1,x2,,xn){\displaystyle {\boldsymbol {x}}=\left(x_{1},x_{2},\ldots ,x_{n}\right)}ถูกจับโดยสูตร[ 9 ]x2:=x12++xn2.{\displaystyle \|{\boldsymbol {x}}\|_{2}:={\sqrt {x_{1}^{2}+\cdots +x_{n}^{2}}}.}

นี่คือบรรทัดฐานยุคลิดซึ่งให้ระยะทางปกติจากจุดกำเนิดไปยังจุดXซึ่งเป็นผลสืบเนื่องมาจากทฤษฎีบทพีทาโกรัสการดำเนินการนี้อาจเรียกว่า "SRSS" ซึ่งเป็นคำย่อของรากที่สองของผลรวมของกำลังสอง[ 10 ]

นอร์มยุคลิดเป็นนอร์มที่ใช้กันมากที่สุดอย่างเห็นได้ชัดอาร์n,{\displaystyle \mathbb {R} ^{n},}[ 9 ]แต่ยังมีบรรทัดฐานอื่นๆ บนปริภูมิเวกเตอร์นี้ดังที่จะแสดงต่อไปนี้ อย่างไรก็ตาม บรรทัดฐานเหล่านี้ทั้งหมดเทียบเท่ากันในแง่ที่ว่าพวกมันทั้งหมดกำหนดโทโพโลยีเดียวกันบนปริภูมิมิติจำกัด

ผลคูณภายในของเวกเตอร์สองตัวในปริภูมิเวกเตอร์แบบยุคลิดคือผลคูณดอทของเวกเตอร์พิกัด ของเวกเตอร์ทั้งสอง บนฐานเชิงตั้งฉากปกติดังนั้น ค่ามาตรฐานแบบยุคลิดจึงสามารถเขียนใน รูปแบบ ที่ไม่ขึ้นกับพิกัดได้ดังนี้ x:=xx.{\displaystyle \|{\boldsymbol {x}}\|:={\sqrt {{\boldsymbol {x}}\cdot {\boldsymbol {x}}}}.}

นอร์มยุคลิดเรียกอีกอย่างว่านอร์มกำลังสองแอล2{\displaystyle L^{2}}บรรทัดฐาน [ 11 ]2{\displaystyle \ell ^{2}}นอร์ม , นอร์ม 2หรือนอร์มกำลังสอง ; ดูแอลพี{\displaystyle L^{p}}พื้นที่มันกำหนดฟังก์ชันระยะทางที่เรียกว่าความยาวแบบยุคลิดแอล2{\displaystyle L^{2}}ระยะทางหรือ2{\displaystyle \ell ^{2}}ระยะทาง .

เซตของเวกเตอร์ในอาร์n+1{\displaystyle \mathbb {R} ^{n+1}}ซึ่งค่าบรรทัดฐานยุคลิดเป็นค่าคงที่บวกที่กำหนดจะก่อให้เกิดn{\displaystyle n}- ทรงกลม

นอร์มยุคลิดของจำนวนเชิงซ้อน

นอร์มแบบยุคลิดของจำนวนเชิงซ้อนคือค่าสัมบูรณ์ (หรือเรียกว่าโมดูลัส ) ของจำนวนเชิงซ้อนนั้น หาก ระนาบ เชิงซ้อนถูกระบุว่าเป็นระนาบแบบยุคลิดอาร์2.{\displaystyle \mathbb {R} ^{2}.}การระบุจำนวนเชิงซ้อนนี้x+ฉันy{\displaystyle x+iy}ในฐานะเวกเตอร์ในระนาบยุคลิด ทำให้ปริมาณนั้นx2+y2{\textstyle {\sqrt {x^{2}+y^{2}}}}(ตามที่ออยเลอร์เสนอเป็นครั้งแรก) บรรทัดฐานยุคลิดที่เกี่ยวข้องกับจำนวนเชิงซ้อน สำหรับz=x+ฉันy{\displaystyle z=x+iy}บรรทัดฐานนี้สามารถเขียนได้อีกแบบหนึ่งว่าz¯z{\displaystyle {\sqrt {{\bar {z}}z}}}ที่ไหนz¯{\displaystyle {\bar {z}}}คือคอนจูเกตเชิงซ้อนของz.{\displaystyle z\,.}

ควอเทอร์เนียนและอ็อกโทเนียน

มีพีชคณิตฮูร์วิตซ์แบบยุคลิด อยู่สี่แบบ บนจำนวนจริง พอดี ซึ่งก็คือจำนวนจริงเหล่านั้นอาร์,{\displaystyle \mathbb {R} ,}จำนวนเชิงซ้อนซี,{\displaystyle \mathbb {C} ,}วอเทอร์เนียนชม,{\displaystyle \mathbb {H} ,}และสุดท้ายคืออ็อกโทเนียนโอ,{\displaystyle \mathbb {O} ,}โดยที่มิติของปริภูมิเหล่านี้เหนือจำนวนจริงคือ1,2,4, และ 8,{\displaystyle 1,2,4,{\text{ and }}8,}ตามลำดับ บรรทัดฐานมาตรฐานเกี่ยวกับอาร์{\displaystyle \mathbb {R} }และซี{\displaystyle \mathbb {C} }เป็นฟังก์ชันค่าสัมบูรณ์ ตามที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้

บรรทัดฐานตามหลักการเกี่ยวกับชม{\displaystyle \mathbb {H} }ของควอเทอร์เนียนถูกกำหนดโดย q=qq* =q*q =เอ2+2+2+2 {\displaystyle \lVert q\rVert ={\sqrt {\,qq^{*}~}}={\sqrt {\,q^{*}q~}}={\sqrt {\,a^{2}+b^{2}+c^{2}+d^{2}~}}} สำหรับควอเทอร์เนียนทุกตัวq=เอ+ฉัน+เจ+เค{\displaystyle q=a+b\,\mathbf {i} +c\,\mathbf {j} +d\,\mathbf {k} }ในชม.{\displaystyle \mathbb {H} .}นี่เหมือนกับบรรทัดฐานแบบยุคลิดบนชม{\displaystyle \mathbb {H} }ถือว่าเป็นปริภูมิเวกเตอร์อาร์4.{\displaystyle \mathbb {R} ^{4}.}ในทำนองเดียวกัน บรรทัดฐานมาตรฐานบนอ็อกโทเนียนก็คือบรรทัดฐานแบบยุคลิดบนอาร์8.{\displaystyle \mathbb {R} ^{8}.}

ปริภูมิบรรทัดฐานเชิงซ้อนมิติจำกัด

บนn{\displaystyle n}พื้นที่เชิงซ้อนหลายมิติซีn,{\displaystyle \mathbb {C} ^{n},}บรรทัดฐานที่พบได้บ่อยที่สุดคือ z:=|z1|2++|zn|2=z1z¯1++znz¯n.{\displaystyle \|{\boldsymbol {z}}\|:={\sqrt {\left|z_{1}\right|^{2}+\cdots +\left|z_{n}\right|^{2}}}={\sqrt {z_{1}{\bar {z}}_{1}+\cdots +z_{n}{\bar {z}}_{n}}}.}

ในกรณีนี้ ค่ามาตรฐานสามารถแสดงได้เป็นรากที่สองของผลคูณภายในระหว่างเวกเตอร์กับตัวมันเอง: x:=xชม x,{\displaystyle \|{\boldsymbol {x}}\|:={\sqrt {{\boldsymbol {x}}^{H}~{\boldsymbol {x}}}},} ที่ไหนx{\displaystyle {\boldsymbol {x}}}แสดงเป็นเวกเตอร์คอลัมน์[x1x2xn]ที{\displaystyle {\begin{bmatrix}x_{1}\;x_{2}\;\dots \;x_{n}\end{bmatrix}}^{\rm {T}}}และxชม{\displaystyle {\boldsymbol {x}}^{H}}หมายถึงการสลับตำแหน่งและผันแปรของ รูปสังยุค

สูตรนี้ใช้ได้กับปริภูมิผลคูณภายใน ใดๆ รวมถึงปริภูมิยุคลิดและปริภูมิเชิงซ้อน สำหรับปริภูมิเชิงซ้อน ผลคูณภายในจะเทียบเท่ากับผลคูณดอทเชิงซ้อนดังนั้นในกรณีนี้ สูตรจึงสามารถเขียนได้โดยใช้สัญลักษณ์ต่อไปนี้: x:=xx.{\displaystyle \|{\boldsymbol {x}}\|:={\sqrt {{\boldsymbol {x}}\cdot {\boldsymbol {x}}}}.}

มาตรฐานรถแท็กซี่ หรือ มาตรฐานแมนฮัตตัน

x1:=ฉัน=1n|xฉัน|.{\displaystyle \|{\boldsymbol {x}}\|_{1}:=\sum _{i=1}^{n}\left|x_{i}\right|.} ชื่อนี้เกี่ยวข้องกับระยะทางที่รถแท็กซี่ต้องขับในผังถนน รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า (เช่นเดียวกับ เขต แมนฮัตตันใน นิวยอร์ก ) เพื่อไปยังจุดหมายปลายทางx.{\displaystyle x.}

เซตของเวกเตอร์ที่มีนอร์ม 1 เป็นค่าคงที่ที่กำหนดให้ จะก่อให้เกิดพื้นผิวของโพลีโทปกากบาทซึ่งมีมิติเท่ากับมิติของปริภูมิเวกเตอร์ลบ 1 นอร์มแท็กซี่แคบเรียกอีกอย่างว่า1{\displaystyle \ell ^{1}}นอร์มระยะทางที่ได้จากนอร์มนี้เรียกว่าระยะทางแมนฮัตตันหรือ1{\displaystyle \ell ^{1}}ระยะทาง .

ค่า 1-นอร์ม คือผลรวมของค่าสัมบูรณ์ของคอลัมน์ต่างๆ

ในทางตรงกันข้าม ฉัน=1nxฉัน{\displaystyle \sum _{i=1}^{n}x_{i}} ไม่ใช่เรื่องปกติ เพราะอาจส่งผลเสียได้

พี -นอร์ม

อนุญาตพี1{\displaystyle p\geq 1}เป็นจำนวนจริงพี{\displaystyle p}-นอร์ม (เรียกอีกอย่างว่า)พี{\displaystyle \ell ^{p}}-นอร์ม) ของเวกเตอร์x=(x1,,xn){\displaystyle \mathbf {x} =(x_{1},\ldots ,x_{n})}คือ[ 9 ]xพี:=(ฉัน=1n|xฉัน|พี)1/พี.{\displaystyle \|\mathbf {x} \|_{p}:={\biggl (}\sum _{i=1}^{n}\left|x_{i}\right|^{p}{\biggr )}^{1/p}.} สำหรับพี=1,{\displaystyle p=1,}เราจึงได้มาตรฐานรถแท็กซี่มาพี=2{\displaystyle p=2}เราจะได้ค่าบรรทัดฐานยุคลิดและเนื่องจากพี{\displaystyle p}แนวทาง{\displaystyle \infty }ที่พี{\displaystyle p}-ค่านอร์มเข้าใกล้ค่านอร์มอนันต์หรือค่านอร์มสูงสุด : x:=สูงสุดฉัน|xฉัน|.{\displaystyle \|\mathbf {x} \|_{\infty }:=\max _{i}\left|x_{i}\right|.} เดอะพี{\displaystyle p}-norm เกี่ยวข้องกับค่าเฉลี่ยทั่วไปหรือค่าเฉลี่ยกำลัง

สำหรับพี=2,{\displaystyle p=2,}ที่2{\displaystyle \|\,\cdot \,\|_{2}}-นอร์มยังเกิดขึ้นจากผลคูณภายใน แบบแคนอนิกด้วย,,{\displaystyle \langle \,\cdot ,\,\cdot \rangle ,}หมายความว่าx2=x,x{\textstyle \|\mathbf {x} \|_{2}={\sqrt {\langle \mathbf {x} ,\mathbf {x} \rangle }}}สำหรับเวกเตอร์ทั้งหมดx.{\displaystyle \mathbf {x} .}ผลคูณภายในนี้สามารถแสดงในรูปของค่ามาตรฐานได้โดยใช้เอกลักษณ์การโพลาไรเซชันบน2,{\displaystyle \ell ^{2},}ผลคูณภายในนี้คือผลคูณภายในแบบยุคลิดที่กำหนดโดย (xn)n,(yn)n2 = nxn¯yn{\displaystyle \langle \left(x_{n}\right)_{n},\left(y_{n}\right)_{n}\rangle _{\ell ^{2}}~=~\sum _{n}{\overline {x_{n}}}y_{n}} ในขณะที่สำหรับพื้นที่นั้นแอล2(X,μ){\displaystyle L^{2}(X,\mu )}เกี่ยวข้องกับปริภูมิการวัด(X,Σ,μ),{\displaystyle (X,\Sigma ,\mu ),}ซึ่งประกอบด้วยฟังก์ชันทั้งหมดที่สามารถหาปริพันธ์กำลังสองได้ผลคูณภายในนี้คือ เอฟ,จีแอล2=Xเอฟ(x)¯จี(x)x.{\displaystyle \langle f,g\rangle _{L^{2}}=\int _{X}{\overline {f(x)}}g(x)\,\mathrm {d} x.}

คำจำกัดความนี้ยังคงมีความน่าสนใจอยู่บ้างสำหรับ0<พี<1,{\displaystyle 0<p<1,}แต่ฟังก์ชันที่ได้นั้นไม่ได้กำหนดบรรทัดฐาน[ 12 ]เนื่องจากละเมิดอสมการสามเหลี่ยมอะไรเป็นจริงสำหรับกรณีนี้ของ0<พี<1,{\displaystyle 0<p<1,}แม้แต่ในรูปแบบที่วัดได้ ก็คือสิ่งที่สอดคล้องกันแอลพี{\displaystyle L^{p}}คลาสเป็นปริภูมิเวกเตอร์ และเป็นความจริงเช่นกันว่าฟังก์ชัน X|เอฟ(x)จี(x)|พี μ{\displaystyle \int _{X}|f(x)-g(x)|^{p}~\mathrm {d} \mu } (ปราศจากพี{\displaystyle p}รากที่ th) กำหนดระยะทางที่ทำให้แอลพี(X){\displaystyle L^{p}(X)}ไปสู่ ปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีเมตริกที่สมบูรณ์ปริภูมิเหล่านี้มีความน่าสนใจอย่างมากในการวิเคราะห์เชิงฟังก์ชันทฤษฎีความน่าจะเป็นและการวิเคราะห์ฮาร์มอนิกอย่างไรก็ตาม นอกเหนือจากกรณีที่ไม่สำคัญแล้ว ปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีนี้ไม่เป็นนูนเฉพาะที่ และไม่มีรูปแบบเชิงเส้นที่ไม่เป็นศูนย์อย่างต่อเนื่อง ดังนั้นปริภูมิคู่เชิงทอพอโลยีจึงมีเพียงฟังก์ชันศูนย์เท่านั้น

อนุพันธ์ย่อยของพี{\displaystyle p}-นอร์มกำหนดโดย xเคxพี=xเค|xเค|พี2xพีพี1.{\displaystyle {\frac {\partial }{\partial x_{k}}}\|\mathbf {x} \|_{p}={\frac {x_{k}\left|x_{k}\right|^{p-2}}{\|\mathbf {x} \|_{p}^{p-1}}}.}

อนุพันธ์เทียบกับx,{\displaystyle x,}ดังนั้น จึงเป็น xพีx=(x|x|พี2xพีพี1).{\displaystyle {\frac {\partial \|\mathbf {x} \|_{p}}{\partial \mathbf {x} }}=\left({\frac {\mathbf {x} \circ |\mathbf {x} |^{p-2}}{\|\mathbf {x} \|_{p}^{p-1}}}\right)^{\top }.} ที่ไหน{\displaystyle \circ }หมายถึงผลคูณของ Hadamardและ||{\displaystyle |\cdot |}ใช้สำหรับหาค่าสัมบูรณ์ของแต่ละองค์ประกอบของเวกเตอร์

สำหรับกรณีพิเศษของพี=2,{\displaystyle p=2,}สิ่งนี้กลายเป็น xเคx2=xเคx2,{\displaystyle {\frac {\partial }{\partial x_{k}}}\|\mathbf {x} \|_{2}={\frac {x_{k}}{\|\mathbf {x} \|_{2}}},} หรือ xx2=(xx2).{\displaystyle {\frac {\partial }{\partial \mathbf {x} }}\|\mathbf {x} \|_{2}=\left({\frac {\mathbf {x} }{\|\mathbf {x} \|_{2}}}\right)^{\top }.}

บรรทัดฐานสูงสุด (กรณีพิเศษของ: บรรทัดฐานอนันต์ บรรทัดฐานเอกรูป หรือบรรทัดฐานสุพรีมัม)

x=1{\displaystyle \|x\|_{\infty }=1}

ถ้าx{\displaystyle \mathbf {x} }เป็นเวกเตอร์บางตัวซึ่งมีคุณสมบัติว่าx=(x1,x2,,xn),{\displaystyle \mathbf {x} =(x_{1},x_{2},\ldots ,x_{n}),}แล้ว: x:=สูงสุด(|x1|,,|xn|).{\displaystyle \|\mathbf {x} \|_{\infty }:=\max \left(\left|x_{1}\right|,\ldots ,\left|x_{n}\right|\right).}

เซตของเวกเตอร์ที่มีค่านอร์มอนันต์เป็นค่าคงที่ที่กำหนดให้,{\displaystyle c,}ก่อให้เกิดพื้นผิวของไฮเปอร์คิวบ์ที่มีความยาวด้าน2.{\displaystyle 2c.}

มาตรฐานด้านพลังงาน

บรรทัดฐานพลังงาน[ 13 ]ของเวกเตอร์x=(x1,x2,,xn)อาร์n{\displaystyle {\boldsymbol {x}}=\left(x_{1},x_{2},\ldots ,x_{n}\right)\in \mathbb {R} ^{n}}ถูกกำหนดโดยใช้เมทริกซ์สมมาตรบวกแน่นอนเออาร์n{\displaystyle A\in \mathbb {R} ^{n}}เช่น

xเอ:=xทีเอx.{\displaystyle {\|{\boldsymbol {x}}\|}_{A}:={\sqrt {{\boldsymbol {x}}^{T}\cdot A\cdot {\boldsymbol {x}}}}.}

เป็นที่ชัดเจนว่าหากเอ{\displaystyle A}คือเมทริกซ์เอกลักษณ์ค่าบรรทัดฐานนี้สอดคล้องกับค่าบรรทัดฐานแบบยุคลิดถ้าเอ{\displaystyle A}ถ้าเป็นแนวทแยง นอร์มนี้เรียกอีกอย่างว่านอร์มถ่วงน้ำหนักนอร์มพลังงานเกิดจากผลคูณภายในที่กำหนดโดยx,yเอ:=xทีเอy{\displaystyle \langle {\boldsymbol {x}},{\boldsymbol {y}}\rangle _{A}:={\boldsymbol {x}}^{T}\cdot A\cdot {\boldsymbol {y}}}สำหรับx,yอาร์n{\displaystyle {\boldsymbol {x}},{\boldsymbol {y}}\in \mathbb {R} ^{n}}.

โดยทั่วไป ค่าของบรรทัดฐานจะขึ้นอยู่กับสเปกตรัมของเอ{\displaystyle A}: สำหรับเวกเตอร์x{\displaystyle {\boldsymbol {x}}}ด้วยค่าบรรทัดฐานแบบยุคลิดเท่ากับหนึ่ง ค่าของxเอ{\displaystyle {\|{\boldsymbol {x}}\|}_{A}}ถูกจำกัดจากด้านล่างและด้านบนโดยค่าไอเกน สัมบูรณ์ที่เล็กที่สุดและใหญ่ที่สุด ของเอ{\displaystyle A}ตามลำดับ โดยที่ขอบเขตจะบรรลุได้ก็ต่อเมื่อx{\displaystyle {\boldsymbol {x}}}สอดคล้องกับเวกเตอร์ลักษณะเฉพาะ (ที่ถูกทำให้เป็นมาตรฐาน) ที่สอดคล้องกัน โดยอิงจากรากที่สองของเมทริกซ์ สมมาตรเอ1/2{\displaystyle A^{1/2}}ค่ามาตรฐานพลังงานของเวกเตอร์สามารถเขียนได้ในรูปของค่ามาตรฐานยุคลิดมาตรฐานดังนี้

xเอ=เอ1/2x2.{\displaystyle {\|{\boldsymbol {x}}\|}_{A}={\|A^{1/2}{\boldsymbol {x}}\|}_{2}.}

กฎเกณฑ์ศูนย์

ในความน่าจะเป็นและการวิเคราะห์เชิงฟังก์ชัน ค่าบรรทัดฐานศูนย์เหนี่ยวนำให้เกิดโทโพโลยีเมตริกที่สมบูรณ์สำหรับปริภูมิของฟังก์ชันที่วัดได้และสำหรับปริภูมิ Fของลำดับที่มีค่าบรรทัดฐาน F(xn)n2nxn/(1+xn).{\textstyle (x_{n})\mapsto \sum _{n}{2^{-n}x_{n}/(1+x_{n})}.}[ 14 ] ในที่นี้เราหมายถึงฟังก์ชันค่าจริงบางอย่างF-norm{\displaystyle \lVert \cdot \rVert }บนช่องว่าง F ที่มีระยะห่าง,{\displaystyle d,}โดยที่x=(x,0).{\displaystyle \lVert x\rVert =d(x,0).}นอร์มFที่กล่าวถึงข้างต้นไม่ใช่นอร์มในความหมายปกติ เนื่องจากขาดคุณสมบัติความเป็นเอกรูปที่จำเป็น

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

ในสาขาการประมวลผลสัญญาณและสถิติเดวิดโดโนโฮอ้างถึง" นอร์ม" ศูนย์โดยใช้เครื่องหมายอัญประกาศ ตามสัญลักษณ์ของโดโนโฮ "นอร์ม" ศูนย์ของx{\displaystyle x}คือจำนวนพิกัดที่ไม่เป็นศูนย์ของx,{\displaystyle x,}หรือระยะทางแฮมมิงของเวกเตอร์จากศูนย์ เมื่อ "ค่าปกติ" นี้ถูกจำกัดอยู่ในเซตที่มีขอบเขต มันคือลิมิตของพี{\displaystyle p}-บรรทัดฐานเช่นพี{\displaystyle p}เข้าใกล้ 0 แน่นอนว่า "นอร์ม" ศูนย์นั้นไม่ใช่นอร์มที่แท้จริง เพราะมันไม่ใช่ค่าเอกพันธุ์บวกอันที่จริง มันไม่ใช่แม้แต่ F-นอร์มในความหมายที่อธิบายไว้ข้างต้น เนื่องจากมันไม่ต่อเนื่อง ทั้งร่วมกันและแยกกัน เมื่อเทียบกับอาร์กิวเมนต์สเกลาร์ในการคูณสเกลาร์กับเวกเตอร์ และเมื่อเทียบกับอาร์กิวเมนต์เวกเตอร์ การใช้คำศัพท์ที่ ไม่เหมาะสมวิศวกรบางคนละเว้นเครื่องหมายอัญประกาศของโดโนโฮ และเรียกฟังก์ชันจำนวนค่าที่ไม่เป็นศูนย์อย่างไม่เหมาะสมว่าแอล0{\displaystyle L^{0}}บรรทัดฐาน ซึ่งสะท้อนสัญลักษณ์สำหรับปริภูมิเลเบสของฟังก์ชันที่วัดได้

มิติอันไม่มีที่สิ้นสุด

การสรุปบรรทัดฐานข้างต้นไปยังส่วนประกอบจำนวนอนันต์นำไปสู่พี{\displaystyle \ell ^{p}}และแอลพี{\displaystyle L^{p}}พื้นที่สำหรับพี1,{\displaystyle p\geq 1\,,}ด้วยบรรทัดฐาน

xพี=(ฉันเอ็น|xฉัน|พี)1/พี และ  เอฟพี,X=(X|เอฟ(x)|พี x)1/พี{\displaystyle \|x\|_{p}={\bigg (}\sum _{i\in \mathbb {N} }\left|x_{i}\right|^{p}{\bigg )}^{1/p}{\text{ and }}\ \|f\|_{p,X}={\bigg (}\int _{X}|f(x)|^{p}~\mathrm {d} x{\bigg )}^{1/p}}

สำหรับลำดับและฟังก์ชันค่าเชิงซ้อนบนXอาร์n{\displaystyle X\subseteq \mathbb {R} ^{n}}ตามลำดับ ซึ่งสามารถขยายความให้ครอบคลุมมากขึ้นได้ (ดูการวัดแบบฮาร์ ) บรรทัดฐานเหล่านี้ยังใช้ได้ในขีดจำกัดเมื่อพี+{\displaystyle p\rightarrow +\infty }โดยให้บรรทัดฐานสูงสุดและเรียกว่า{\displaystyle \ell ^{\infty }}และแอล.{\displaystyle L^{\infty }\,.}

ผลิตภัณฑ์ภายในใดๆ ก็ตามจะกระตุ้นให้เกิดสภาวะปกติโดยธรรมชาติx:=x,x.{\textstyle \|x\|:={\sqrt {\langle x,x\rangle }}.}

ตัวอย่างอื่นๆ ของปริภูมิเวกเตอร์เชิงบรรทัดฐานที่มีมิติอนันต์ สามารถพบได้ในบทความเกี่ยวกับปริภูมิบานาค

โดยทั่วไปแล้ว มาตรฐานเหล่านี้ไม่ได้ให้โทโพโลยีที่เหมือนกัน ตัวอย่างเช่น มิติอนันต์พี{\displaystyle \ell ^{p}}ปริภูมิให้โทโพโลยีที่ละเอียดกว่าปริภูมิอนันต์ อย่างชัดเจนq{\displaystyle \ell ^{q}}พื้นที่เมื่อพี<q.{\displaystyle p<q\,.}

มาตรฐานแบบผสม

บรรทัดฐานอื่นๆ เกี่ยวกับอาร์n{\displaystyle \mathbb {R} ^{n}}สามารถสร้างได้โดยการรวมสิ่งต่างๆ ข้างต้นเข้าด้วยกัน ตัวอย่างเช่น x:=2|x1|+3|x2|2+สูงสุด(|x3|,2|x4|)2{\displaystyle \|x\|:=2\left|x_{1}\right|+{\sqrt {3\left|x_{2}\right|^{2}+\max(\left|x_{3}\right|,2\left|x_{4}\right|)^{2}}}} เป็นเรื่องปกติบนอาร์4.{\displaystyle \mathbb {R} ^{4}.}

สำหรับบรรทัดฐานใดๆ และการแปลงเชิงเส้นแบบหนึ่ง ต่อหนึ่งใดๆเอ{\displaystyle A}เราสามารถกำหนดบรรทัดฐานใหม่ของx,{\displaystyle x,}เท่ากับ เอx.{\displaystyle \|Ax\|.} ในรูปแบบ 2 มิติ ด้วยเอ{\displaystyle A}การหมุน 45° และการปรับขนาดที่เหมาะสม จะเปลี่ยนค่ามาตรฐานของรถแท็กซี่ให้เป็นค่ามาตรฐานสูงสุด แต่ละคันเอ{\displaystyle A}เมื่อนำไปใช้กับมาตรฐานรถแท็กซี่ โดยคำนึงถึงการกลับด้านและการสลับแกน จะได้ทรงกลมหน่วยที่แตกต่างออกไป นั่นคือรูปสี่เหลี่ยมด้านขนานที่มีรูปร่าง ขนาด และทิศทางเฉพาะ

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

มีตัวอย่างของบรรทัดฐานที่ไม่ได้กำหนดโดยสูตร "แบบทีละรายการ" ตัวอย่างเช่นฟังก์ชันมินคอฟสกีของทรงนูนสมมาตรศูนย์กลางในอาร์n{\displaystyle \mathbb {R} ^{n}}(โดยมีจุดศูนย์กลางอยู่ที่ศูนย์) กำหนดบรรทัดฐานบนอาร์n{\displaystyle \mathbb {R} ^{n}}(ดูหัวข้อ §  การจำแนกประเภทของเซมินอร์ม: เซตดูดซับนูนสัมบูรณ์ด้านล่าง)

สูตรทั้งหมดข้างต้นยังให้ค่ามาตรฐานเกี่ยวกับซีn{\displaystyle \mathbb {C} ^{n}}โดยไม่มีการแก้ไขใดๆ

นอกจากนี้ยังมีบรรทัดฐานสำหรับปริภูมิของเมทริกซ์ (ที่มีสมาชิกเป็นจำนวนจริงหรือจำนวนเชิงซ้อน) ซึ่งเรียกว่าบรรทัดฐานของเมทริกซ์

ในพีชคณิตนามธรรม

อนุญาตอี{\displaystyle E}เป็นส่วนขยายจำกัดของฟิลด์เค{\displaystyle k}ในระดับที่แยกจากกันไม่ได้พีμ,{\displaystyle p^{\mu },}และปล่อยให้เค{\displaystyle k}มีการปิดเชิงพีชคณิตเค.{\displaystyle K.} หากการฝังตัว ที่แตกต่างกัน ของอี{\displaystyle E}เป็น{σเจ}เจ,{\displaystyle \left\{\sigma _{j}\right\}_{j},}จากนั้นบรรทัดฐานตามทฤษฎีกาโลอิสขององค์ประกอบαอี{\displaystyle \alpha \in E}คือค่า(เจσเค(α))พีμ.{\textstyle \left(\prod _{j}{\sigma _{k}(\alpha )}\right)^{p^{\mu }}.} เนื่องจากฟังก์ชันนั้นเป็นฟังก์ชันเอกพันธุ์ที่มีดีกรี[อี:เค]{\displaystyle [E:k]}บรรทัดฐานเชิงทฤษฎีของกาลัวไม่ใช่บรรทัดฐานในความหมายของบทความนี้ อย่างไรก็ตาม[อี:เค]{\displaystyle [E:k]}รากที่ - ของบรรทัดฐาน (โดยสมมติว่าแนวคิดนั้นสมเหตุสมผล) ถือเป็นบรรทัดฐาน[ 15 ]

พีชคณิตการประกอบ

แนวคิดเรื่องบรรทัดฐานเอ็น(z){\displaystyle N(z)}ในพีชคณิตการประกอบนั้นไม่ได้มีคุณสมบัติทั่วไปของนอร์ม เนื่องจาก อนุญาตให้มี เวกเตอร์ศูนย์ได้พีชคณิตการประกอบ(เอ,*,เอ็น){\displaystyle (A,{}^{*},N)}ประกอบด้วยพีชคณิตเหนือฟิลด์เอ,{\displaystyle A,}การหดตัว*,{\displaystyle {}^{*},}และรูปแบบกำลังสองเอ็น(z)=zz*{\displaystyle N(z)=zz^{*}}เรียกว่า "บรรทัดฐาน"

ลักษณะเด่นของพีชคณิตเชิงองค์ประกอบคือ คุณสมบัติ โฮโมมอร์ฟิซึมของเอ็น{\displaystyle N}: สำหรับผลิตภัณฑ์z{\displaystyle wz}ประกอบด้วยสององค์ประกอบ{\displaystyle w}และz{\displaystyle z}ในพีชคณิตการประกอบ ค่าบรรทัดฐานของมันเป็นไปตามเงื่อนไขเอ็น(z)=เอ็น()เอ็น(z).{\displaystyle N(wz)=N(w)N(z).}ในกรณีของพีชคณิตการหารอาร์,{\displaystyle \mathbb {R} ,}ซี,{\displaystyle \mathbb {C} ,}ชม,{\displaystyle \mathbb {H} ,}และโอ{\displaystyle \mathbb {O} }นอร์มของพีชคณิตการประกอบคือค่ากำลังสองของนอร์มที่กล่าวถึงข้างต้น ในกรณีเหล่านั้น นอร์มจะเป็นรูปแบบกำลังสองที่แน่นอนในพีชคณิตแบบแยกส่วนนอร์มจะเป็นรูปแบบกำลังสองแบบไอโซโทรปิ

คุณสมบัติ

สำหรับบรรทัดฐานใดๆพี:Xอาร์{\displaystyle p:X\to \mathbb {R} }บนปริภูมิเวกเตอร์X,{\displaystyle X,}อสมการสามเหลี่ยมกลับด้านเป็นจริง: พี(x±y)|พี(x)พี(y)| สำหรับทุกคน x,yX.{\displaystyle p(x\pm y)\geq |p(x)-p(y)|{\text{ for all }}x,y\in X.} ถ้าคุณ:Xวาย{\displaystyle u:X\to Y}หากเป็นการแมปเชิงเส้นต่อเนื่องระหว่างปริภูมิบรรทัดฐานแล้ว บรรทัดฐานของคุณ{\displaystyle u}และบรรทัดฐานของการสลับตำแหน่งของคุณ{\displaystyle u}เท่ากัน[ 16 ]

สำหรับแอลพี{\displaystyle L^{p}} บรรทัดฐานเรามีอสมการของ Hölder [ 17 ]|x,y|xพีyq1พี+1q=1.{\displaystyle |\langle x,y\rangle |\leq \|x\|_{p}\|y\|_{q}\qquad {\frac {1}{p}}+{\frac {1}{q}}=1.} กรณีพิเศษของเรื่องนี้คือความไม่เท่าเทียมกันของ Cauchy–Schwarz : [ 17 ]|x,y|x2y2.{\displaystyle \left|\langle x,y\rangle \right|\leq \|x\|_{2}\|y\|_{2}.}

ภาพประกอบวงกลมหน่วยในขนาดต่างๆ

ทุกนอร์มเป็นเซมินอร์มและดังนั้นจึงมีคุณสมบัติทั้งหมดของนอร์มในทางกลับกัน ทุกเซมินอร์มเป็นฟังก์ชันย่อยเชิงเส้นและดังนั้นจึงมีคุณสมบัติทั้งหมดของฟังก์ชันย่อย เชิงเส้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ทุกนอร์มเป็นฟังก์ชันนูน

ความเท่าเทียมกัน

แนวคิดของวงกลมหน่วย (เซตของเวกเตอร์ทั้งหมดที่มีนอร์มเท่ากับ 1) นั้นแตกต่างกันไปตามนอร์มต่างๆ: สำหรับนอร์ม 1 วงกลมหน่วยจะเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส ที่วางตัวเป็นรูปเพชร สำหรับนอร์ม 2 (นอร์มยุคลิด) มันคือ วงกลมหน่วยที่เรารู้จักกันดีในขณะที่สำหรับนอร์มอนันต์ มันคือรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่วางตัวตามแกน สำหรับใดๆพี{\displaystyle p}-นอร์ม วงกลมหน่วยจะเป็นซูเปอร์เอลลิปส์ที่มีแกนเท่ากันทุกประการ (ดูภาพประกอบ) เนื่องจากนิยามของนอร์ม วงกลมหน่วยจะต้องเป็นวงกลมนูนและสมมาตรแบบจุดศูนย์กลาง (ดังนั้น ตัวอย่างเช่น ลูกบอลหน่วยอาจเป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้า แต่ไม่สามารถเป็นสามเหลี่ยมได้ และพี1{\displaystyle p\geq 1}สำหรับพี{\displaystyle p}-นอร์ม)

ในแง่ของปริภูมิเวกเตอร์ เซมินอร์มกำหนดโทโพโลยีบนปริภูมิ และนี่คือ โทโพโลยี เฮาส์ดอร์ฟอย่างแม่นยำเมื่อเซมินอร์มสามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างเวกเตอร์ต่างๆ ได้ ซึ่งเทียบเท่ากับการที่เซมินอร์มเป็นนอร์ม โทโพโลยีที่กำหนดขึ้น (โดยนอร์มหรือเซมินอร์ม) สามารถเข้าใจได้ทั้งในแง่ของลำดับหรือเซตเปิด ลำดับของเวกเตอร์{วีn}{\displaystyle \{v_{n}\}}กล่าวกันว่าลู่เข้าสู่ค่ามาตรฐานวี,{\displaystyle v,}ถ้าวีnวี0{\displaystyle \left\|v_{n}-v\right\|\to 0}เช่นn.{\displaystyle n\to \infty .}ในทำนองเดียวกัน โทโพโลยีประกอบด้วยเซตทั้งหมดที่สามารถแสดงได้ในรูปของการรวมกันของทรงกลม เปิด ถ้า(X,){\displaystyle (X,\|\cdot \|)}เป็นพื้นที่บรรทัดฐานแล้ว[ 18 ]xy=xz+zy สำหรับทุกคน x,yX และ z[x,y].{\displaystyle \|x-y\|=\|x-z\|+\|z-y\|{\text{ for all }}x,y\in X{\text{ and }}z\in [x,y].}

สองบรรทัดฐานα{\displaystyle \|\cdot \|_{\alpha }}และเบต้า{\displaystyle \|\cdot \|_{\beta }}บนปริภูมิเวกเตอร์X{\displaystyle X}เรียกว่าเทียบเท่ากันหากเหนี่ยวนำให้เกิดโทโพโลยีเดียวกัน [ 19 ]ซึ่งเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อมีจำนวนจริงบวกเท่านั้นซี{\displaystyle C}และดี{\displaystyle D}โดยที่สำหรับทั้งหมดxX{\displaystyle x\in X}ซีxαxเบต้าดีxα.{\displaystyle C\|x\|_{\alpha }\leq \|x\|_{\beta }\leq D\|x\|_{\alpha }.} ตัวอย่างเช่น ถ้าพี>1{\displaystyle p>r\geq 1}บนซีn,{\displaystyle \mathbb {C} ^{n},}จากนั้น[ 20 ]xพีxn(1/1/พี)xพี.{\displaystyle \|x\|_{p}\leq \|x\|_{r}\leq n^{(1/r-1/p)}\|x\|_{p}.}

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง x2x1nx2{\displaystyle \|x\|_{2}\leq \|x\|_{1}\leq {\sqrt {n}}\|x\|_{2}}xx2nx{\displaystyle \|x\|_{\infty }\leq \|x\|_{2}\leq {\sqrt {n}}\|x\|_{\infty }}xx1nx,{\displaystyle \|x\|_{\infty }\leq \|x\|_{1}\leq n\|x\|_{\infty },} นั่นคือ xx2x1nx2nx.{\displaystyle \|x\|_{\infty }\leq \|x\|_{2}\leq \|x\|_{1}\leq {\sqrt {n}}\|x\|_{2}\leq n\|x\|_{\infty }.} ถ้าปริมาณเวกเตอร์เป็นปริมาณเวกเตอร์จริงหรือปริมาณเวกเตอร์เชิงซ้อนที่มีมิติจำกัด ค่ามาตรฐานทั้งหมดจะเท่ากัน ในทางกลับกัน ในกรณีของปริมาณเวกเตอร์ที่มีมิติอนันต์ ค่ามาตรฐานทั้งหมดจะไม่เท่ากัน

บรรทัดฐานที่เทียบเท่ากันกำหนดแนวคิดเดียวกันของความต่อเนื่องและการบรรจบกัน และในหลายกรณีไม่จำเป็นต้องแยกแยะความแตกต่าง กล่าวให้แม่นยำยิ่งขึ้น โครงสร้างเอกรูปที่กำหนดโดยบรรทัดฐานที่เทียบเท่ากันบนปริภูมิเวกเตอร์นั้นเป็นไอโซมอร์ฟิกเอกรูป ความเทียบเท่าในรูปแบบนี้ไม่ควรเข้าใจผิดว่าบรรทัดฐานสามารถใช้แทนกันได้เสมอ ตัวอย่างเช่น ในบริบทของการปรับแบบจำลอง บรรทัดฐานที่แตกต่างกันอาจนำไปสู่ผลลัพธ์การปรับที่แตกต่างกันและประสิทธิภาพของอัลกอริทึมที่แตกต่างกัน

การจำแนกประเภทของเซมิ-นอร์ม: เซตดูดซับนูนสัมบูรณ์

เซมินอร์มทั้งหมดบนปริภูมิเวกเตอร์X{\displaystyle X}สามารถจำแนกได้ตามลักษณะของเซตย่อยดูดซับนูนสัมบูรณ์เอ{\displaystyle A}ของX.{\displaystyle X.}แต่ละเซตย่อยดังกล่าวจะสอดคล้องกับเซมินอร์มพีเอ{\displaystyle p_{A}}เรียกว่าเกจวัดของเอ,{\displaystyle A,}กำหนดไว้ดังนี้ พีเอ(x):=ข้อมูล{อาร์:>0,xเอ}{\displaystyle p_{A}(x):=\inf\{r\in \mathbb {R} :r>0,x\in rA\}} ที่ไหนข้อมูล{\displaystyle \inf _{}}คือค่าต่ำสุด (infimum)ซึ่งมีคุณสมบัติว่า {xX:พีเอ(x)<1}  เอ  {xX:พีเอ(x)1}.{\displaystyle \left\{x\in X:p_{A}(x)<1\right\}~\subseteq ~A~\subseteq ~\left\{x\in X:p_{A}(x)\leq 1\right\}.} ในทางกลับกัน:

ปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีแบบนูนเฉพาะที่ใดๆจะมีฐานเฉพาะที่ซึ่งประกอบด้วยเซตแบบนูนสัมบูรณ์ วิธีทั่วไปในการสร้างฐานดังกล่าวคือการใช้ตระกูล(พี){\displaystyle (p)}ของกึ่งบรรทัดฐานพี{\displaystyle p}สิ่ง ที่แยกจุดออกจากกัน : กลุ่มของจุดตัดจำกัดทั้งหมดของเซต{พี<1/n}{\displaystyle \{p<1/n\}}เปลี่ยนพื้นที่ดังกล่าวให้เป็นปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีแบบนูนเฉพาะที่เพื่อให้ทุกค่า p มีความต่อเนื่อง

วิธีการดังกล่าวใช้ในการออกแบบ โทโพโล ยีแบบอ่อนและแบบอ่อน*

กรณีปกติ:

สมมติว่าตอนนี้(พี){\displaystyle (p)}ประกอบด้วยสิ่งเดียวพี:{\displaystyle p:}เนื่องจาก(พี){\displaystyle (p)}กำลังแยกออกจากกันพี{\displaystyle p}เป็นเรื่องปกติ และเอ={พี<1}{\displaystyle A=\{p<1\}}คือลูกบอลหน่วย เปิดของมัน จากนั้นเอ{\displaystyle A}เป็น ย่านใกล้ เคียงที่ มีขอบเขตและนูนอย่างสมบูรณ์ ของ 0 และพี=พีเอ{\displaystyle p=p_{A}}เป็นค่าต่อเนื่อง
ในทางกลับกันนั้นเป็นผลมาจากงานของAndrey Kolmogorov : ปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีใดๆ ที่นูนเฉพาะที่และมีขอบเขตเฉพาะที่นั้นสามารถหาค่ามาตรฐานได้ กล่าวคือ:
ถ้าX{\displaystyle X}เป็นย่านใกล้เคียงที่มีขอบเขตและนูนอย่างสมบูรณ์ของ 0 ซึ่งเป็นเกจจีX{\displaystyle g_{X}}(เพื่อที่ว่า)X={จีX<1}{\displaystyle X=\{g_{X}<1\}}เป็นเรื่องปกติ

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

  1. คำแนะนำ: ในคุณสมบัติ (1.) ให้ใช้y=x{\displaystyle y=-x}.

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] ปริภูมิเวกเตอร์ทอพอโลยี 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 . 

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไม่มีชื่อบทความ

ใน ทางคณิตศาสตร์ นอร์ม (norm) คือ ฟังก์ชัน จาก ปริภูมิเวกเตอร์ จริงหรือเชิงซ้อนไปยังจำนวนจริงที่ไม่เป็นลบ ซึ่งมีพฤติกรรมบางอย่างคล้ายกับระยะทางจาก จุดกำเนิด กล่าว คือ สลับ ที่ได้..

คำนิยาม

กำหนดให้เป็น ปริภูมิเวกเตอร์ X {\displaystyle X} เหนือ พื้นที่ย่อย เอฟ {\displaystyle F} ของจำนวนเชิงซ้อน ซี , {\displaystyle \mathbb {C} ,} บรรทัดฐาน เกี่ยว กับ X {\displaystyle X} เป็น ฟังก์ชันค่าจริง พี : X → อาร์ {\displaystyle p:X\to \mathbb {R} }...

สัญกรณ์

ถ้าเป็นบรรทัดฐาน พี : X → อาร์ {\displaystyle p:X\to \mathbb {R} } กำหนดให้บนปริภูมิเวกเตอร์ X , {\displaystyle X,} จากนั้นค่ามาตรฐานของเวกเตอร์ z ∈ X {\displaystyle z\in X} โดยปกติจะแสดงโดยการล้อมกรอบด้วยเส้นแนวตั้งสองเส้น: ‖ z ‖ = พี ( z ) {\displaystyle...

ตัวอย่าง

ปริภูมิเวกเตอร์ทุกปริภูมิ (ไม่ว่าจะเป็นจำนวนจริงหรือจำนวนเชิงซ้อน) ยอมรับค่ามาตรฐานได้: ถ้า x ∙ = ( x ฉัน ) ฉัน ∈ ฉัน {\displaystyle x_{\bullet }=\left(x_{i}\right)_{i\in I}} เป็น ฐานฮาเมล สำหรับปริภูมิเวกเตอร์ X {\displaystyle X} จากนั้นแผนที่ค่าจริงที่ส่ง x...