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
กำหนดให้เป็นปริภูมิเวกเตอร์เหนือพื้นที่ย่อยของจำนวนเชิงซ้อนบรรทัดฐานเกี่ยวกับเป็นฟังก์ชันค่าจริงโดยมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้หมายถึงค่าสัมบูรณ์ปกติของสเกลาร์: [ 4 ]
- ความไม่เท่ากันแบบย่อยบวก / ความไม่เท่ากันแบบสามเหลี่ยม :สำหรับทุกคน
- ความเป็นเนื้อเดียวกันโดยสมบูรณ์ :สำหรับทุกคนและสเกลาร์ทั้งหมด
- ความแน่นอนเชิงบวก / ความเป็นบวก[ 5 ] /การแยกจุด :สำหรับทุกคนถ้าแล้ว
- เนื่องจากคุณสมบัติ (2.) บ่งชี้ผู้เขียนบางคนแทนที่คุณสมบัติ (3.) ด้วยเงื่อนไขที่เทียบเท่ากัน: สำหรับทุกๆก็ต่อเมื่อ
กึ่งมาตรฐานบนเป็นฟังก์ชันที่มีคุณสมบัติ (1.) และ (2.) [ 6 ]โดยเฉพาะอย่างยิ่ง บรรทัดฐานทุกบรรทัดฐานจะเป็นเซมินอร์มด้วย (และด้วยเหตุนี้จึงเป็นฟังก์ชันย่อยเชิงเส้น ด้วย ) อย่างไรก็ตาม มีเซมินอร์มที่ไม่ใช่บรรทัดฐาน
คุณสมบัติ (1.) และ (2.) บ่งชี้ว่า ถ้าถ้าเป็นบรรทัดฐาน (หรือโดยทั่วไปแล้วเป็นกึ่งบรรทัดฐาน) แล้วและนั่นนอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้: [ a ]
- ความไม่เป็นลบ : [ 5 ]สำหรับทุกคน
ผู้เขียนบางคนรวมเอาการไม่เป็นลบไว้ในคำจำกัดความของ "บรรทัดฐาน" แม้ว่าจะไม่จำเป็นก็ตาม แม้ว่าบทความนี้จะนิยาม " บวก " ให้เป็นคำพ้องความหมายของ "บวกแน่นอน" แต่ผู้เขียนบางคนกลับนิยาม " บวก " ให้เป็นคำพ้องความหมายของ "ไม่เป็นลบ" [ 7 ]คำจำกัดความเหล่านี้ไม่เท่ากัน
สัญกรณ์
ถ้าเป็นบรรทัดฐานกำหนดให้บนปริภูมิเวกเตอร์จากนั้นค่ามาตรฐานของเวกเตอร์โดยปกติจะแสดงโดยการล้อมกรอบด้วยเส้นแนวตั้งสองเส้น:ตามที่ สเตฟาน บานาคเสนอไว้ในวิทยานิพนธ์ปริญญาเอกของเขาเมื่อปี ค.ศ. 1920 สัญลักษณ์ดังกล่าวบางครั้งก็ใช้เช่นกันหากเป็นเพียงเซมินอร์มเท่านั้น สำหรับความยาวของเวกเตอร์ในปริภูมิยุคลิด (ซึ่งเป็นตัวอย่างของนอร์ม ดังที่อธิบายไว้ด้านล่าง ) จะใช้สัญลักษณ์การใช้เส้นแนวตั้งเดี่ยวก็พบเห็นได้ทั่วไปเช่นกัน
ตัวอย่าง
ปริภูมิเวกเตอร์ทุกปริภูมิ (ไม่ว่าจะเป็นจำนวนจริงหรือจำนวนเชิงซ้อน) ยอมรับค่ามาตรฐานได้: ถ้าเป็นฐานฮาเมลสำหรับปริภูมิเวกเตอร์จากนั้นแผนที่ค่าจริงที่ส่ง(โดยที่สเกลาร์ทั้งหมด ยกเว้นจำนวนจำกัด)เป็น) ถึงเป็นเรื่องปกติบน[ 8 ]นอกจากนี้ยังมีบรรทัดฐานจำนวนมากที่แสดงคุณสมบัติเพิ่มเติมที่ทำให้มีประโยชน์สำหรับปัญหาเฉพาะ
บรรทัดฐานค่าสัมบูรณ์
ค่าสัมบูรณ์ ค่าสัมบูรณ์ของค่าสัมบูรณ์คือค่ามาตรฐานของปริมาณเวกเตอร์ในปริภูมิเวกเตอร์ที่เกิดจาก จำนวน จริงหรือจำนวนเชิงซ้อน จำนวนเชิงซ้อนก่อให้เกิดปริภูมิเวกเตอร์หนึ่งมิติเหนือตัวมันเอง และปริภูมิเวกเตอร์สองมิติเหนือจำนวนจริง และค่าสัมบูรณ์ของค่ามาตรฐานคือค่ามาตรฐานสำหรับโครงสร้างทั้งสองนี้ ตัวอย่างเช่น 1 เป็นฐานและจำนวนเชิงซ้อนเป็นสเกลาร์ ก่อให้เกิดปริภูมิเวกเตอร์หนึ่งมิติ ในขณะที่โดยใช้ฐานและจำนวนจริงเป็นสเกลาร์ ก่อให้เกิดปริภูมิเวกเตอร์ 2 มิติ และค่าสัมบูรณ์ของจำนวนเชิงซ้อน, ที่ไหนและเป็นจำนวนจริงและก่อให้เกิดบรรทัดฐาน
บรรทัดฐานใดๆบนปริภูมิเวกเตอร์หนึ่งมิติเทียบเท่า (โดยไม่คำนึงถึงการปรับขนาด) กับค่าสัมบูรณ์ของบรรทัดฐาน ซึ่งหมายความว่ามีไอโซมอร์ฟิซึม ที่รักษาบรรทัดฐาน ของปริภูมิเวกเตอร์ที่ไหนคืออย่างใดอย่างหนึ่งหรือและการรักษาบรรทัดฐานหมายความว่า ไอโซมอร์ฟิซึมนี้ได้มาจากการส่งไปยังเวกเตอร์ของบรรทัดฐานซึ่งมีอยู่จริง เนื่องจากเวกเตอร์ดังกล่าวได้มาจากการคูณเวกเตอร์ที่ไม่เป็นศูนย์ใดๆ ด้วยค่าผกผันของขนาดเวกเตอร์นั้น
บรรทัดฐานยุคลิด
บนปริภูมิยูคลิดมิติแนวคิดเชิงสัญชาตญาณเกี่ยวกับความยาวของเวกเตอร์ถูกจับโดยสูตร[ 9 ]
นี่คือบรรทัดฐานยุคลิดซึ่งให้ระยะทางปกติจากจุดกำเนิดไปยังจุดXซึ่งเป็นผลสืบเนื่องมาจากทฤษฎีบทพีทาโกรัสการดำเนินการนี้อาจเรียกว่า "SRSS" ซึ่งเป็นคำย่อของรากที่สองของผลรวมของกำลังสอง[ 10 ]
นอร์มยุคลิดเป็นนอร์มที่ใช้กันมากที่สุดอย่างเห็นได้ชัด[ 9 ]แต่ยังมีบรรทัดฐานอื่นๆ บนปริภูมิเวกเตอร์นี้ดังที่จะแสดงต่อไปนี้ อย่างไรก็ตาม บรรทัดฐานเหล่านี้ทั้งหมดเทียบเท่ากันในแง่ที่ว่าพวกมันทั้งหมดกำหนดโทโพโลยีเดียวกันบนปริภูมิมิติจำกัด
ผลคูณภายในของเวกเตอร์สองตัวในปริภูมิเวกเตอร์แบบยุคลิดคือผลคูณดอทของเวกเตอร์พิกัด ของเวกเตอร์ทั้งสอง บนฐานเชิงตั้งฉากปกติดังนั้น ค่ามาตรฐานแบบยุคลิดจึงสามารถเขียนใน รูปแบบ ที่ไม่ขึ้นกับพิกัดได้ดังนี้
นอร์มยุคลิดเรียกอีกอย่างว่านอร์มกำลังสองบรรทัดฐาน [ 11 ]นอร์ม , นอร์ม 2หรือนอร์มกำลังสอง ; ดูพื้นที่มันกำหนดฟังก์ชันระยะทางที่เรียกว่าความยาวแบบยุคลิดระยะทางหรือระยะทาง .
เซตของเวกเตอร์ในซึ่งค่าบรรทัดฐานยุคลิดเป็นค่าคงที่บวกที่กำหนดจะก่อให้เกิด- ทรงกลม
นอร์มยุคลิดของจำนวนเชิงซ้อน
นอร์มแบบยุคลิดของจำนวนเชิงซ้อนคือค่าสัมบูรณ์ (หรือเรียกว่าโมดูลัส ) ของจำนวนเชิงซ้อนนั้น หาก ระนาบ เชิงซ้อนถูกระบุว่าเป็นระนาบแบบยุคลิดการระบุจำนวนเชิงซ้อนนี้ในฐานะเวกเตอร์ในระนาบยุคลิด ทำให้ปริมาณนั้น(ตามที่ออยเลอร์เสนอเป็นครั้งแรก) บรรทัดฐานยุคลิดที่เกี่ยวข้องกับจำนวนเชิงซ้อน สำหรับบรรทัดฐานนี้สามารถเขียนได้อีกแบบหนึ่งว่าที่ไหนคือคอนจูเกตเชิงซ้อนของ
ควอเทอร์เนียนและอ็อกโทเนียน
มีพีชคณิตฮูร์วิตซ์แบบยุคลิด อยู่สี่แบบ บนจำนวนจริง พอดี ซึ่งก็คือจำนวนจริงเหล่านั้นจำนวนเชิงซ้อนควอเทอร์เนียนและสุดท้ายคืออ็อกโทเนียนโดยที่มิติของปริภูมิเหล่านี้เหนือจำนวนจริงคือตามลำดับ บรรทัดฐานมาตรฐานเกี่ยวกับและเป็นฟังก์ชันค่าสัมบูรณ์ ตามที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้
บรรทัดฐานตามหลักการเกี่ยวกับของควอเทอร์เนียนถูกกำหนดโดย สำหรับควอเทอร์เนียนทุกตัวในนี่เหมือนกับบรรทัดฐานแบบยุคลิดบนถือว่าเป็นปริภูมิเวกเตอร์ในทำนองเดียวกัน บรรทัดฐานมาตรฐานบนอ็อกโทเนียนก็คือบรรทัดฐานแบบยุคลิดบน
ปริภูมิบรรทัดฐานเชิงซ้อนมิติจำกัด
บนพื้นที่เชิงซ้อนหลายมิติบรรทัดฐานที่พบได้บ่อยที่สุดคือ
ในกรณีนี้ ค่ามาตรฐานสามารถแสดงได้เป็นรากที่สองของผลคูณภายในระหว่างเวกเตอร์กับตัวมันเอง: ที่ไหนแสดงเป็นเวกเตอร์คอลัมน์และหมายถึงการสลับตำแหน่งและผันแปรของ รูปสังยุค
สูตรนี้ใช้ได้กับปริภูมิผลคูณภายใน ใดๆ รวมถึงปริภูมิยุคลิดและปริภูมิเชิงซ้อน สำหรับปริภูมิเชิงซ้อน ผลคูณภายในจะเทียบเท่ากับผลคูณดอทเชิงซ้อนดังนั้นในกรณีนี้ สูตรจึงสามารถเขียนได้โดยใช้สัญลักษณ์ต่อไปนี้:
มาตรฐานรถแท็กซี่ หรือ มาตรฐานแมนฮัตตัน
ชื่อนี้เกี่ยวข้องกับระยะทางที่รถแท็กซี่ต้องขับในผังถนน รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า (เช่นเดียวกับ เขต แมนฮัตตันใน นิวยอร์ก ) เพื่อไปยังจุดหมายปลายทาง
เซตของเวกเตอร์ที่มีนอร์ม 1 เป็นค่าคงที่ที่กำหนดให้ จะก่อให้เกิดพื้นผิวของโพลีโทปกากบาทซึ่งมีมิติเท่ากับมิติของปริภูมิเวกเตอร์ลบ 1 นอร์มแท็กซี่แคบเรียกอีกอย่างว่านอร์มระยะทางที่ได้จากนอร์มนี้เรียกว่าระยะทางแมนฮัตตันหรือระยะทาง .
ค่า 1-นอร์ม คือผลรวมของค่าสัมบูรณ์ของคอลัมน์ต่างๆ
ในทางตรงกันข้าม ไม่ใช่เรื่องปกติ เพราะอาจส่งผลเสียได้
พี -นอร์ม
อนุญาตเป็นจำนวนจริง-นอร์ม (เรียกอีกอย่างว่า)-นอร์ม) ของเวกเตอร์คือ[ 9 ] สำหรับเราจึงได้มาตรฐานรถแท็กซี่มาเราจะได้ค่าบรรทัดฐานยุคลิดและเนื่องจากแนวทางที่-ค่านอร์มเข้าใกล้ค่านอร์มอนันต์หรือค่านอร์มสูงสุด : เดอะ-norm เกี่ยวข้องกับค่าเฉลี่ยทั่วไปหรือค่าเฉลี่ยกำลัง
สำหรับที่-นอร์มยังเกิดขึ้นจากผลคูณภายใน แบบแคนอนิกด้วยหมายความว่าสำหรับเวกเตอร์ทั้งหมดผลคูณภายในนี้สามารถแสดงในรูปของค่ามาตรฐานได้โดยใช้เอกลักษณ์การโพลาไรเซชันบนผลคูณภายในนี้คือผลคูณภายในแบบยุคลิดที่กำหนดโดย ในขณะที่สำหรับพื้นที่นั้นเกี่ยวข้องกับปริภูมิการวัดซึ่งประกอบด้วยฟังก์ชันทั้งหมดที่สามารถหาปริพันธ์กำลังสองได้ผลคูณภายในนี้คือ
คำจำกัดความนี้ยังคงมีความน่าสนใจอยู่บ้างสำหรับแต่ฟังก์ชันที่ได้นั้นไม่ได้กำหนดบรรทัดฐาน[ 12 ]เนื่องจากละเมิดอสมการสามเหลี่ยมอะไรเป็นจริงสำหรับกรณีนี้ของแม้แต่ในรูปแบบที่วัดได้ ก็คือสิ่งที่สอดคล้องกันคลาสเป็นปริภูมิเวกเตอร์ และเป็นความจริงเช่นกันว่าฟังก์ชัน (ปราศจากรากที่ th) กำหนดระยะทางที่ทำให้ไปสู่ ปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีเมตริกที่สมบูรณ์ปริภูมิเหล่านี้มีความน่าสนใจอย่างมากในการวิเคราะห์เชิงฟังก์ชันทฤษฎีความน่าจะเป็นและการวิเคราะห์ฮาร์มอนิกอย่างไรก็ตาม นอกเหนือจากกรณีที่ไม่สำคัญแล้ว ปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีนี้ไม่เป็นนูนเฉพาะที่ และไม่มีรูปแบบเชิงเส้นที่ไม่เป็นศูนย์อย่างต่อเนื่อง ดังนั้นปริภูมิคู่เชิงทอพอโลยีจึงมีเพียงฟังก์ชันศูนย์เท่านั้น
อนุพันธ์ย่อยของ-นอร์มกำหนดโดย
อนุพันธ์เทียบกับดังนั้น จึงเป็น ที่ไหนหมายถึงผลคูณของ Hadamardและใช้สำหรับหาค่าสัมบูรณ์ของแต่ละองค์ประกอบของเวกเตอร์
สำหรับกรณีพิเศษของสิ่งนี้กลายเป็น หรือ
บรรทัดฐานสูงสุด (กรณีพิเศษของ: บรรทัดฐานอนันต์ บรรทัดฐานเอกรูป หรือบรรทัดฐานสุพรีมัม)

ถ้าเป็นเวกเตอร์บางตัวซึ่งมีคุณสมบัติว่าแล้ว:
เซตของเวกเตอร์ที่มีค่านอร์มอนันต์เป็นค่าคงที่ที่กำหนดให้ก่อให้เกิดพื้นผิวของไฮเปอร์คิวบ์ที่มีความยาวด้าน
มาตรฐานด้านพลังงาน
บรรทัดฐานพลังงาน[ 13 ]ของเวกเตอร์ถูกกำหนดโดยใช้เมทริกซ์สมมาตรบวกแน่นอนเช่น
เป็นที่ชัดเจนว่าหากคือเมทริกซ์เอกลักษณ์ค่าบรรทัดฐานนี้สอดคล้องกับค่าบรรทัดฐานแบบยุคลิดถ้าถ้าเป็นแนวทแยง นอร์มนี้เรียกอีกอย่างว่านอร์มถ่วงน้ำหนักนอร์มพลังงานเกิดจากผลคูณภายในที่กำหนดโดยสำหรับ.
โดยทั่วไป ค่าของบรรทัดฐานจะขึ้นอยู่กับสเปกตรัมของ: สำหรับเวกเตอร์ด้วยค่าบรรทัดฐานแบบยุคลิดเท่ากับหนึ่ง ค่าของถูกจำกัดจากด้านล่างและด้านบนโดยค่าไอเกน สัมบูรณ์ที่เล็กที่สุดและใหญ่ที่สุด ของตามลำดับ โดยที่ขอบเขตจะบรรลุได้ก็ต่อเมื่อสอดคล้องกับเวกเตอร์ลักษณะเฉพาะ (ที่ถูกทำให้เป็นมาตรฐาน) ที่สอดคล้องกัน โดยอิงจากรากที่สองของเมทริกซ์ สมมาตรค่ามาตรฐานพลังงานของเวกเตอร์สามารถเขียนได้ในรูปของค่ามาตรฐานยุคลิดมาตรฐานดังนี้
กฎเกณฑ์ศูนย์
ในความน่าจะเป็นและการวิเคราะห์เชิงฟังก์ชัน ค่าบรรทัดฐานศูนย์เหนี่ยวนำให้เกิดโทโพโลยีเมตริกที่สมบูรณ์สำหรับปริภูมิของฟังก์ชันที่วัดได้และสำหรับปริภูมิ Fของลำดับที่มีค่าบรรทัดฐาน F[ 14 ] ในที่นี้เราหมายถึงฟังก์ชันค่าจริงบางอย่างF-normบนช่องว่าง F ที่มีระยะห่างโดยที่นอร์มFที่กล่าวถึงข้างต้นไม่ใช่นอร์มในความหมายปกติ 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" ศูนย์ของคือจำนวนพิกัดที่ไม่เป็นศูนย์ของหรือระยะทางแฮมมิงของเวกเตอร์จากศูนย์ เมื่อ "ค่าปกติ" นี้ถูกจำกัดอยู่ในเซตที่มีขอบเขต มันคือลิมิตของ-บรรทัดฐานเช่นเข้าใกล้ 0 แน่นอนว่า "นอร์ม" ศูนย์นั้นไม่ใช่นอร์มที่แท้จริง เพราะมันไม่ใช่ค่าเอกพันธุ์บวกอันที่จริง มันไม่ใช่แม้แต่ F-นอร์มในความหมายที่อธิบายไว้ข้างต้น เนื่องจากมันไม่ต่อเนื่อง ทั้งร่วมกันและแยกกัน เมื่อเทียบกับอาร์กิวเมนต์สเกลาร์ในการคูณสเกลาร์กับเวกเตอร์ และเมื่อเทียบกับอาร์กิวเมนต์เวกเตอร์ การใช้คำศัพท์ที่ ไม่เหมาะสมวิศวกรบางคนละเว้นเครื่องหมายอัญประกาศของโดโนโฮ และเรียกฟังก์ชันจำนวนค่าที่ไม่เป็นศูนย์อย่างไม่เหมาะสมว่าบรรทัดฐาน ซึ่งสะท้อนสัญลักษณ์สำหรับปริภูมิเลเบสของฟังก์ชันที่วัดได้
มิติอันไม่มีที่สิ้นสุด
การสรุปบรรทัดฐานข้างต้นไปยังส่วนประกอบจำนวนอนันต์นำไปสู่และพื้นที่สำหรับด้วยบรรทัดฐาน
สำหรับลำดับและฟังก์ชันค่าเชิงซ้อนบนตามลำดับ ซึ่งสามารถขยายความให้ครอบคลุมมากขึ้นได้ (ดูการวัดแบบฮาร์ ) บรรทัดฐานเหล่านี้ยังใช้ได้ในขีดจำกัดเมื่อโดยให้บรรทัดฐานสูงสุดและเรียกว่าและ
ผลิตภัณฑ์ภายในใดๆ ก็ตามจะกระตุ้นให้เกิดสภาวะปกติโดยธรรมชาติ
ตัวอย่างอื่นๆ ของปริภูมิเวกเตอร์เชิงบรรทัดฐานที่มีมิติอนันต์ สามารถพบได้ในบทความเกี่ยวกับปริภูมิบานาค
โดยทั่วไปแล้ว มาตรฐานเหล่านี้ไม่ได้ให้โทโพโลยีที่เหมือนกัน ตัวอย่างเช่น มิติอนันต์ปริภูมิให้โทโพโลยีที่ละเอียดกว่าปริภูมิอนันต์ อย่างชัดเจนพื้นที่เมื่อ
มาตรฐานแบบผสม
บรรทัดฐานอื่นๆ เกี่ยวกับสามารถสร้างได้โดยการรวมสิ่งต่างๆ ข้างต้นเข้าด้วยกัน ตัวอย่างเช่น เป็นเรื่องปกติบน
สำหรับบรรทัดฐานใดๆ และการแปลงเชิงเส้นแบบหนึ่ง ต่อหนึ่งใดๆเราสามารถกำหนดบรรทัดฐานใหม่ของเท่ากับ ในรูปแบบ 2 มิติ ด้วยการหมุน 45° และการปรับขนาดที่เหมาะสม จะเปลี่ยนค่ามาตรฐานของรถแท็กซี่ให้เป็นค่ามาตรฐานสูงสุด แต่ละคันเมื่อนำไปใช้กับมาตรฐานรถแท็กซี่ โดยคำนึงถึงการกลับด้านและการสลับแกน จะได้ทรงกลมหน่วยที่แตกต่างออกไป นั่นคือรูปสี่เหลี่ยมด้านขนานที่มีรูปร่าง ขนาด และทิศทางเฉพาะ
ในแบบ 3 มิติ หลักการนี้คล้ายคลึงกัน แต่แตกต่างกันสำหรับค่ามาตรฐาน 1 ( ทรงแปดเหลี่ยม ) และค่ามาตรฐานสูงสุด ( ปริซึมที่มีฐานเป็นรูปสี่เหลี่ยมด้านขนาน)
มีตัวอย่างของบรรทัดฐานที่ไม่ได้กำหนดโดยสูตร "แบบทีละรายการ" ตัวอย่างเช่นฟังก์ชันมินคอฟสกีของทรงนูนสมมาตรศูนย์กลางใน(โดยมีจุดศูนย์กลางอยู่ที่ศูนย์) กำหนดบรรทัดฐานบน(ดูหัวข้อ § การจำแนกประเภทของเซมินอร์ม: เซตดูดซับนูนสัมบูรณ์ด้านล่าง)
สูตรทั้งหมดข้างต้นยังให้ค่ามาตรฐานเกี่ยวกับโดยไม่มีการแก้ไขใดๆ
นอกจากนี้ยังมีบรรทัดฐานสำหรับปริภูมิของเมทริกซ์ (ที่มีสมาชิกเป็นจำนวนจริงหรือจำนวนเชิงซ้อน) ซึ่งเรียกว่าบรรทัดฐานของเมทริกซ์
ในพีชคณิตนามธรรม
อนุญาตเป็นส่วนขยายจำกัดของฟิลด์ในระดับที่แยกจากกันไม่ได้และปล่อยให้มีการปิดเชิงพีชคณิต หากการฝังตัว ที่แตกต่างกัน ของเป็นจากนั้นบรรทัดฐานตามทฤษฎีกาโลอิสขององค์ประกอบคือค่า เนื่องจากฟังก์ชันนั้นเป็นฟังก์ชันเอกพันธุ์ที่มีดีกรีบรรทัดฐานเชิงทฤษฎีของกาลัวไม่ใช่บรรทัดฐานในความหมายของบทความนี้ อย่างไรก็ตามรากที่ - ของบรรทัดฐาน (โดยสมมติว่าแนวคิดนั้นสมเหตุสมผล) ถือเป็นบรรทัดฐาน[ 15 ]
พีชคณิตการประกอบ
แนวคิดเรื่องบรรทัดฐานในพีชคณิตการประกอบนั้นไม่ได้มีคุณสมบัติทั่วไปของนอร์ม เนื่องจาก อนุญาตให้มี เวกเตอร์ศูนย์ได้พีชคณิตการประกอบประกอบด้วยพีชคณิตเหนือฟิลด์การหดตัวและรูปแบบกำลังสองเรียกว่า "บรรทัดฐาน"
ลักษณะเด่นของพีชคณิตเชิงองค์ประกอบคือ คุณสมบัติ โฮโมมอร์ฟิซึมของ: สำหรับผลิตภัณฑ์ประกอบด้วยสององค์ประกอบและในพีชคณิตการประกอบ ค่าบรรทัดฐานของมันเป็นไปตามเงื่อนไขในกรณีของพีชคณิตการหารและนอร์มของพีชคณิตการประกอบคือค่ากำลังสองของนอร์มที่กล่าวถึงข้างต้น ในกรณีเหล่านั้น นอร์มจะเป็นรูปแบบกำลังสองที่แน่นอนในพีชคณิตแบบแยกส่วนนอร์มจะเป็นรูปแบบกำลังสองแบบไอโซโทรปิก
คุณสมบัติ
สำหรับบรรทัดฐานใดๆบนปริภูมิเวกเตอร์อสมการสามเหลี่ยมกลับด้านเป็นจริง: ถ้าหากเป็นการแมปเชิงเส้นต่อเนื่องระหว่างปริภูมิบรรทัดฐานแล้ว บรรทัดฐานของและบรรทัดฐานของการสลับตำแหน่งของเท่ากัน[ 16 ]
สำหรับ บรรทัดฐานเรามีอสมการของ Hölder [ 17 ] กรณีพิเศษของเรื่องนี้คือความไม่เท่าเทียมกันของ Cauchy–Schwarz : [ 17 ]

ทุกนอร์มเป็นเซมินอร์มและดังนั้นจึงมีคุณสมบัติทั้งหมดของนอร์มในทางกลับกัน ทุกเซมินอร์มเป็นฟังก์ชันย่อยเชิงเส้นและดังนั้นจึงมีคุณสมบัติทั้งหมดของฟังก์ชันย่อย เชิงเส้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ทุกนอร์มเป็นฟังก์ชันนูน
ความเท่าเทียมกัน
แนวคิดของวงกลมหน่วย (เซตของเวกเตอร์ทั้งหมดที่มีนอร์มเท่ากับ 1) นั้นแตกต่างกันไปตามนอร์มต่างๆ: สำหรับนอร์ม 1 วงกลมหน่วยจะเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส ที่วางตัวเป็นรูปเพชร สำหรับนอร์ม 2 (นอร์มยุคลิด) มันคือ วงกลมหน่วยที่เรารู้จักกันดีในขณะที่สำหรับนอร์มอนันต์ มันคือรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่วางตัวตามแกน สำหรับใดๆ-นอร์ม วงกลมหน่วยจะเป็นซูเปอร์เอลลิปส์ที่มีแกนเท่ากันทุกประการ (ดูภาพประกอบ) เนื่องจากนิยามของนอร์ม วงกลมหน่วยจะต้องเป็นวงกลมนูนและสมมาตรแบบจุดศูนย์กลาง (ดังนั้น ตัวอย่างเช่น ลูกบอลหน่วยอาจเป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้า แต่ไม่สามารถเป็นสามเหลี่ยมได้ และสำหรับ-นอร์ม)
ในแง่ของปริภูมิเวกเตอร์ เซมินอร์มกำหนดโทโพโลยีบนปริภูมิ และนี่คือ โทโพโลยี เฮาส์ดอร์ฟอย่างแม่นยำเมื่อเซมินอร์มสามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างเวกเตอร์ต่างๆ ได้ ซึ่งเทียบเท่ากับการที่เซมินอร์มเป็นนอร์ม โทโพโลยีที่กำหนดขึ้น (โดยนอร์มหรือเซมินอร์ม) สามารถเข้าใจได้ทั้งในแง่ของลำดับหรือเซตเปิด ลำดับของเวกเตอร์กล่าวกันว่าลู่เข้าสู่ค่ามาตรฐานถ้าเช่นในทำนองเดียวกัน โทโพโลยีประกอบด้วยเซตทั้งหมดที่สามารถแสดงได้ในรูปของการรวมกันของทรงกลม เปิด ถ้าเป็นพื้นที่บรรทัดฐานแล้ว[ 18 ]
สองบรรทัดฐานและบนปริภูมิเวกเตอร์เรียกว่าเทียบเท่ากันหากเหนี่ยวนำให้เกิดโทโพโลยีเดียวกัน [ 19 ]ซึ่งเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อมีจำนวนจริงบวกเท่านั้นและโดยที่สำหรับทั้งหมด ตัวอย่างเช่น ถ้าบนจากนั้น[ 20 ]
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง นั่นคือ ถ้าปริมาณเวกเตอร์เป็นปริมาณเวกเตอร์จริงหรือปริมาณเวกเตอร์เชิงซ้อนที่มีมิติจำกัด ค่ามาตรฐานทั้งหมดจะเท่ากัน ในทางกลับกัน ในกรณีของปริมาณเวกเตอร์ที่มีมิติอนันต์ ค่ามาตรฐานทั้งหมดจะไม่เท่ากัน
บรรทัดฐานที่เทียบเท่ากันกำหนดแนวคิดเดียวกันของความต่อเนื่องและการบรรจบกัน และในหลายกรณีไม่จำเป็นต้องแยกแยะความแตกต่าง กล่าวให้แม่นยำยิ่งขึ้น โครงสร้างเอกรูปที่กำหนดโดยบรรทัดฐานที่เทียบเท่ากันบนปริภูมิเวกเตอร์นั้นเป็นไอโซมอร์ฟิกเอกรูป ความเทียบเท่าในรูปแบบนี้ไม่ควรเข้าใจผิดว่าบรรทัดฐานสามารถใช้แทนกันได้เสมอ ตัวอย่างเช่น ในบริบทของการปรับแบบจำลอง บรรทัดฐานที่แตกต่างกันอาจนำไปสู่ผลลัพธ์การปรับที่แตกต่างกันและประสิทธิภาพของอัลกอริทึมที่แตกต่างกัน
การจำแนกประเภทของเซมิ-นอร์ม: เซตดูดซับนูนสัมบูรณ์
เซมินอร์มทั้งหมดบนปริภูมิเวกเตอร์สามารถจำแนกได้ตามลักษณะของเซตย่อยดูดซับนูนสัมบูรณ์ของแต่ละเซตย่อยดังกล่าวจะสอดคล้องกับเซมินอร์มเรียกว่าเกจวัดของกำหนดไว้ดังนี้ ที่ไหนคือค่าต่ำสุด (infimum)ซึ่งมีคุณสมบัติว่า ในทางกลับกัน:
ปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีแบบนูนเฉพาะที่ใดๆจะมีฐานเฉพาะที่ซึ่งประกอบด้วยเซตแบบนูนสัมบูรณ์ วิธีทั่วไปในการสร้างฐานดังกล่าวคือการใช้ตระกูลของกึ่งบรรทัดฐานสิ่ง ที่แยกจุดออกจากกัน : กลุ่มของจุดตัดจำกัดทั้งหมดของเซตเปลี่ยนพื้นที่ดังกล่าวให้เป็นปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีแบบนูนเฉพาะที่เพื่อให้ทุกค่า p มีความต่อเนื่อง
วิธีการดังกล่าวใช้ในการออกแบบ โทโพโล ยีแบบอ่อนและแบบอ่อน*
กรณีปกติ:
- สมมติว่าตอนนี้ประกอบด้วยสิ่งเดียวเนื่องจากกำลังแยกออกจากกันเป็นเรื่องปกติ และคือลูกบอลหน่วย เปิดของมัน จากนั้นเป็น ย่านใกล้ เคียงที่ มีขอบเขตและนูนอย่างสมบูรณ์ ของ 0 และเป็นค่าต่อเนื่อง
- ในทางกลับกันนั้นเป็นผลมาจากงานของAndrey Kolmogorov : ปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีใดๆ ที่นูนเฉพาะที่และมีขอบเขตเฉพาะที่นั้นสามารถหาค่ามาตรฐานได้ กล่าวคือ:
- ถ้าเป็นย่านใกล้เคียงที่มีขอบเขตและนูนอย่างสมบูรณ์ของ 0 ซึ่งเป็นเกจ(เพื่อที่ว่า)เป็นเรื่องปกติ
ดูเพิ่มเติม
- บรรทัดฐานแบบไม่สมมาตร– การขยายแนวคิดเรื่องบรรทัดฐาน
- เซมิโนร์ม F – ปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีซึ่งทอพอโลยีสามารถกำหนดได้ด้วยเมตริกหน้าเว็บที่แสดงคำอธิบายสั้น ๆ ของเป้าหมายการเปลี่ยนเส้นทาง
- บรรทัดฐานของโกเวอร์ส– กลุ่มของบรรทัดฐานในคณิตศาสตร์เชิงการจัดเรียงแบบบวก
- กฎของคาเดค– ปริภูมิบานาคแบบแยกส่วนได้ที่มีมิติอนันต์ทั้งหมดเป็นโฮมีโอเมอร์ฟิกหน้าเว็บที่แสดงคำอธิบายสั้น ๆ ของเป้าหมายการเปลี่ยนเส้นทาง
- การวิเคราะห์สเปกตรัมแบบกำลังสองน้อยที่สุด– วิธีการคำนวณความเป็นคาบ
- ระยะทางมาฮาลาโนบิส– การวัดระยะทางเชิงสถิติ
- ขนาด (คณิตศาสตร์) – คุณสมบัติที่ใช้ในการเปรียบเทียบและจัดลำดับ
- นอร์มเมทริกซ์– นอร์มบนปริภูมิเวกเตอร์ของเมทริกซ์
- ระยะทางมินคอฟสกี– ฟังก์ชันระยะทางเวกเตอร์
- Minkowski functional – ฟังก์ชันที่สร้างขึ้นจากชุดอุปกรณ์
- ค่ามาตรฐานของตัวดำเนินการ– การวัด "ขนาด" ของตัวดำเนินการเชิงเส้น
- พารานอร์ม– ปริภูมิเวกเตอร์เชิงทอพอโลยีซึ่งทอพอโลยีสามารถกำหนดได้ด้วยเมตริกหน้าเว็บที่แสดงคำอธิบายสั้น ๆ ของเป้าหมายการเปลี่ยนเส้นทาง
- ความสัมพันธ์ระหว่างบรรทัดฐานและมาตรวัด– พื้นที่ทางคณิตศาสตร์กับแนวคิดเรื่องระยะทางหน้าเว็บที่แสดงคำอธิบายสั้น ๆ ของเป้าหมายการเปลี่ยนเส้นทาง
- เซมินอร์ม– ฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์
- ฟังก์ชันย่อยเชิงเส้น– ประเภทของฟังก์ชันในพีชคณิตเชิงเส้น
หมายเหตุ
- ↑คำแนะนำ: ในคุณสมบัติ (1.) ให้ใช้.
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 .