賦範空間和度量空間都可以定義極限,為什麼要引入兩個能定義極限的空間呢,區別是什麼,各自有哪些應用範圍?

時間 2021-05-10 05:15:45

1樓:Rudin

賦範空間也是度量空間,所以極限的概念只需要在度量空間中定義一次就夠了。(有答主提到拓撲比度量更一般,不過此時我們不需要這一點)。

不過,賦範空間中定義了線性結構,所以有線性結果。比如,和的極限等於極限的和,這在一般度量空間中有點難辦,因為沒有定義什麼是和。

此外,賦範空間還有範數中還定義了範數(不太嚴格的說,可以視為點到0的距離)。

2樓:dhchen

的閉包恰好是 .

但是你同樣定義度量空間上的開球和閉球就沒有這個性質。舉個例子把,

我們在 定義離散度量: , 然後我們發現開球

, 你會發現閉球 顯然不是原開球的閉包。這個細微的區別在應用的是時候差別是不小的。

有人說,不對,你這樣定義的度量引導出來的拓撲和原來不一樣,所以才出現這個問題。好,我這樣定義

,你會發現這個度量引導出來的拓撲和一般實數空間是一樣的,因為區域性基是一樣的。 但是同樣的問題: 的閉包不是

這就是範數這個結構帶來的,這個結構很棒。

其實在單純定義極限這個問題上,度量就夠了。但是,如果範數這個結構會給你帶來很多漂亮的性質。這裡我就不具體展開了,為什麼我們要引入某個概念,因為這個概念能把某些性質分離出來方便我們研究。

3樓:孫鵬

引入空間,不是為了定義極限,而是研究不同的問題。

線性空間上才能賦範。線性空間是好的空間,有線性結構,以及相關的各種好的性質。

但並不是所有問題都可以放到線性空間裡研究。為了研究更廣泛的問題,就需要在更一般的空間裡定義距離,也就是度量,就有了度量空間,來描述點與點之間的關係。

當然,度量空間也不是萬能的。為了研究各種問題,就還要用到其他空間,比如一般的拓撲空間、測度空間、群、流形等等。

簡單的說,任何乙個賦範線性空間都自然的是乙個度量空間,範數自然定義的了乙個度量;任何乙個度量空間都自然的是乙個拓撲空間,度量自然定義了乙個拓撲。

為了研究問題的需要,乙個空間上可以有各種不同的結構使得它可以被同時看成各種空間。比如線性空間上也可以定義與範數無關的度量或拓撲;又比如實數空間,可以被看成是乙個域,或者是乙個賦範線性空間,甚至是Lebesgue測度空間等等,這些都分別代表了實數空間上各種不同的結構。

4樓:Khadgar

就我目前學到的知識,極限的核心並不是metric或是norm,而是topology。光要定義極限,乙個topological space就可以了。(我感覺極限有時可以作為除了開集語言之外描述拓撲的另一種語言...

)事實上搞出這兩種空間,主要是為了利用更多的性質。上面答主已經說好了。

5樓:勃努力

一般的拓撲空間沒有度量,也可以引入極限的概念,把數列推廣到net,用鄰域的包含關係來表示net的下標,從而定義net的極限。

6樓:

給乙個集合,定義一種結構之後,自然就可以去刻畫很多東西。但是有些定義會「更豐富」一些,賦範線性空間很自然的就可以被定義為乙個度量空間,它能刻畫比度量空間更多的東西。

內積空間:定義了內積的向量空間。它很自然的就可以被定義為乙個賦範線性空間。而且內積還使得我們可以去考慮其中元素的正交性問題。

可以看出,內積空間的性質更為豐富,其他兩個有的東西它都有。物理上應用的時候通常都是完備內積空間起步,相比之下度量空間的性質太單一了。

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