อ่าน 4 นาที
เมตริกภายใน
ใน การศึกษา ทางคณิตศาสตร์ของปริภูมิเมตริกเราสามารถพิจารณาความยาวส่วนโค้งของเส้นทางในปริภูมิได้ หากจุดสองจุดอยู่ห่างกันในระยะทางที่กำหนด
เมตริกภายใน
ใน การศึกษา ทางคณิตศาสตร์ของปริภูมิเมตริกเราสามารถพิจารณาความยาวส่วนโค้งของเส้นทางในปริภูมิได้ หากจุดสองจุดอยู่ห่างกันในระยะทางที่กำหนด เป็นเรื่องปกติที่จะคาดหวังว่าเราจะสามารถเดินทางจากจุดแรกไปยังจุดที่สองได้ตามเส้นทางที่มีความยาวส่วนโค้งเท่ากับ (หรือใกล้เคียงมาก) ระยะทางนั้น ระยะทางระหว่างจุดสองจุดในปริภูมิเมตริกเมื่อเทียบกับเมตริกภายในถูกกำหนดให้เป็นค่าต่ำสุดของความยาวของเส้นทางทั้งหมดจากจุดแรกไปยังจุดที่สอง ปริภูมิเมตริกเป็นปริภูมิเมตริกความยาวก็ต่อเมื่อเมตริกภายในสอดคล้องกับเมตริกดั้งเดิมของปริภูมิ
ถ้าปริภูมิมีคุณสมบัติที่แข็งแกร่งกว่าคือมีเส้นทางที่ยาวน้อยที่สุด (เส้นทางจีโอเดสิก ) อยู่เสมอ ปริภูมินั้นจะเรียกว่าปริภูมิเมตริกจีโอเดสิกตัวอย่างเช่นระนาบยุคลิดเป็นปริภูมิจีโอเดสิก โดยมีส่วนของเส้นตรงเป็นเส้นทางจีโอเดสิก ระนาบยุคลิดที่ ตัด จุดกำเนิดออกไปแล้วจะไม่ใช่ปริภูมิจีโอเดสิก แต่ก็ยังคงเป็นปริภูมิเมตริกความยาวอยู่
คำจำกัดความ
ให้เป็นปริภูมิเมตริกกล่าวคือเป็นกลุ่มของจุด (เช่น จุดทั้งหมดในระนาบ หรือจุดทั้งหมดบนวงกลม) และเป็นฟังก์ชันที่ให้ระยะทางระหว่างจุดต่างๆเรากำหนดเมตริกใหม่บนซึ่งเรียกว่าเมตริกภายในที่เหนี่ยวนำดังนี้: คือค่าต่ำสุดของความยาวของเส้นทางทั้งหมดจากไปยัง
ในที่นี้เส้นทางจากไปยัง เป็นแผนที่ต่อเนื่อง
โดยมีและความยาวของเส้นทางดังกล่าวถูกกำหนดดังนี้: ไปยังพาร์ติชันจำกัดแต่ละพาร์ติชัน
ของช่วงให้พิจารณาผลรวม
จากนั้นเรากำหนดความยาวของให้เป็น
โดยที่คือเซตของพาร์ติชันจำกัดของถ้าค่าสูงสุดเป็นค่าจำกัด เราเรียกว่าเส้นโค้งที่สามารถปรับให้ตรงได้โปรดทราบว่าถ้า ไม่มีเส้นทางจากไปเนื่องจากค่าต่ำสุดของเซตว่างภายในช่วงปิด [0,+∞] คือ +∞
การแมปนั้นเป็นแบบไอเดมโพเทนต์ กล่าวคือ
ถ้า
สำหรับทุกจุดและในเรากล่าวว่าเป็นปริภูมิความยาวหรือปริภูมิเมตริกเส้นทางและเมตริกนั้นเป็นเมตริก ภายใน
เรากล่าวว่าเมตริกมีจุดกึ่งกลางโดยประมาณถ้าสำหรับจุดใดๆและจุดคู่ใดๆ ใน จะมีอยู่จริงในที่ทำให้และมีค่าน้อยกว่าทั้งคู่
ตัวอย่าง
- ปริภูมิยูคลิด ที่มีเมตริกยูคลิดแบบปกติเป็นปริภูมิเมตริกเส้นทางก็เช่นกัน
- วงกลมหน่วย ที่มีเมตริกที่สืบทอดมาจากเมตริกแบบยุคลิด( เมตริกคอร์ดัล ) ไม่ใช่ปริภูมิเมตริกเส้นทาง เมตริกภายในที่เหนี่ยวนำบนวงกลมจะวัดระยะทางเป็นมุมในหน่วยเรเดียนและปริภูมิเมตริกความยาวที่ได้เรียกว่าวงกลมรีมันน์ในสองมิติ เมตริกคอร์ดัลบนทรงกลมไม่ใช่เมตริกภายใน และเมตริกภายในที่เหนี่ยวนำจะกำหนดโดยระยะทางวงกลมใหญ่
- แมนิโฟลด์แบบรีมันน์ที่เชื่อมต่อกันทุกอันสามารถเปลี่ยนเป็นปริภูมิเมตริกเส้นทางได้โดยการกำหนดระยะห่างระหว่างสองจุดเป็นค่าต่ำสุดของความยาวของเส้นโค้งที่อนุพันธ์ต่อเนื่องซึ่งเชื่อมต่อจุดทั้งสอง (โครงสร้างแบบรีมันน์ช่วยให้สามารถกำหนดความยาวของเส้นโค้งดังกล่าวได้) ในทำนองเดียวกัน แมนิโฟลด์อื่นๆ ที่มีการกำหนดความยาวได้แก่แมนิโฟลด์แบบฟินส์เลอร์และแมนิโฟลด์แบบซับรีมันน์
- ปริภูมิเมตริกที่สมบูรณ์และ นูน ใด ๆ ก็เป็นปริภูมิเมตริกความยาว ( Khamsi & Kirk 2001 , ทฤษฎีบท 2.16) ซึ่งเป็นผลลัพธ์ของKarl Mengerอย่างไรก็ตาม ข้อความกลับกันนั้นไม่เป็นจริง กล่าวคือ มีปริภูมิเมตริกความยาวที่ไม่นูนอยู่ด้วย
คุณสมบัติ
- โดยทั่วไป เรามีและโทโพโลยีที่กำหนดโดย จึง ละเอียดกว่าหรือเท่ากับโทโพโลยีที่กำหนดโดยเสมอ
- พื้นที่ดังกล่าวเป็นพื้นที่เมตริกเส้นทางเสมอ (โดยมีข้อแม้ว่าอาจเป็นอนันต์ได้ ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น)
- เมตริกของปริภูมิความยาวมีจุดกึ่งกลางโดยประมาณ ในทางกลับกัน ปริภูมิเมตริกสมบูรณ์ ทุกปริภูมิที่มีจุดกึ่งกลางโดยประมาณก็เป็นปริภูมิความยาวเช่นกัน
- ทฤษฎีบท ฮอปฟ์-ริโนว์กล่าวว่า ถ้าปริภูมิความยาวสมบูรณ์และกะทัดรัดเฉพาะที่แล้ว จุดสองจุดใดๆ ในปริภูมิ ความยาวนั้น สามารถเชื่อมต่อกันได้ด้วยเส้นทางจีโอเดสิกที่สั้นที่สุด และ เซตปิดที่มีขอบเขตทั้งหมดใน ปริภูมิความยาวนั้น ก็เป็น เซต กะทัดรัดเช่นกัน
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ เมตริกภายใน
ใน การศึกษา ทางคณิตศาสตร์ของปริภูมิเมตริกเราสามารถพิจารณาความยาวส่วนโค้งของเส้นทางในปริภูมิได้ หากจุดสองจุดอยู่ห่างกันในระยะทางที่กำหนด
คำจำกัดความ
ให้เป็น ปริภูมิเมตริก กล่าวคือเป็นกลุ่มของจุด (เช่น จุดทั้งหมดในระนาบ หรือจุดทั้งหมดบนวงกลม) และเป็นฟังก์ชันที่ให้ ระยะทาง ระหว่างจุดต่างๆเรากำหนดเมตริกใหม่บนซึ่งเรียกว่า เมตริกภายในที่เหนี่ยวนำ ดังนี้: คือ ค่าต่ำสุด ของความยาวของเส้นทางทั้งหมดจากไปยัง ( เอ็ม...
ตัวอย่าง
ปริภูมิยูคลิด ที่มีเมตริกยูคลิดแบบปกติเป็นปริภูมิเมตริกเส้นทางก็เช่นกัน อาร์ n {\displaystyle \mathbb {R} ^{n}} อาร์ n ∖ { 0 } {\displaystyle \mathbb {R} ^{n}\smallsetminus \{0\}} วงกลม หน่วย ที่มีเมตริกที่สืบทอดมาจากเมตริกแบบยุคลิด( เมตริกคอร์ดัล )...
คุณสมบัติ
โดยทั่วไป เรามีและ โทโพโลยี ที่กำหนดโดย จึง ละเอียด กว่าหรือเท่ากับโทโพโลยีที่กำหนดโดยเสมอ ง ≤ ง ฉัน {\displaystyle d\leq d_{\text{I}}} ง ฉัน {\displaystyle d_{\text{I}}} ง {\displaystyle d} พื้นที่ดังกล่าวเป็นพื้นที่เมตริกเส้นทางเสมอ...