Espai prehilbertiano
Plantilla:Espai matemàtic 3 En matemàtiques, un espai prehilbertiano o espai prehilbert és un espai vectorial proveït d'un producte escalar. Més concretament, és un parell , a on és un espai vectorial sobre un cos i és un producte escalar en .
L'espai prehilbertiano és un tipo d'espai mètric en la mètrica induïda per la norma que com vorem pot definir-se a partir del producte escalar.
Un espai prehilbertiano que ademés siga un espai complet, es dirà que és un espai de Hilbert o hilbertiano. Si és de dimensió finita es dirà que és espai euclídeo.
Una condició necessària per a que un espai prehilbertiano siga un espai de Hilbert és que el cos base siga o , aixina cap espai prehilbertiano sobre pot ser un espai de Hilbert.
Definicions
Formalment, un espai prehilbertiano és un espai vectorial V sobre un cos K (Pot ser o ), el qual posseïx una operació definida en la següent funció:
cridada producte escalar, que satisfà certs axioma:
- Note's que si , la propietat de hermítica és la simetria ordinària:
- Esta condició implica que para tot , perque .
- Combinant esta propietat en la de ser hermítica:
- En el cas de que el cos siga esta propietat implica que el producte escalar és bilineal.
- (Té sentit, ya que para tot .)
- Ademés, l'únic vector que en fer el producte escalar en ell mateixa és zero, és el vector nul, és dir:
Normes en espais prehilbertianos
En els espais en producte escalar es definix una norma
La norma està ben definida, per ser sempre el producte escalar d'un vector per sí mateixa un número real major o igual que zero. En espais euclídeos definix la "llongitut" del vector x. Ademés es tracta d'una norma per complir les condicions:
- és sempre positiva i val zero si i solament si x val zero.
- Homogeneïtat: per a tot vector x i r un escalar:
- Desigualtat triangular: per a tot vector x i i
Usant els axioma ya mencionats podem demostrar les següents teoremes:
- Desigualtat de Cauchy-Schwarz: per a x, i elements en V
- l'igualtat es complix si i solament si x i i són linealment depenents
- Esta és una de la més importants desigualtats en la matemàtica. També és coneguda en la lliteratura matemàtic russa com la desigualtat Cauchy-Bunyakowski-Schwarz
- La prova d'esta teorema i les seues aplicacions poden trobar-se en l'artícul sobre la desigualtat de Cauchy-Schwarz
- Teorema de Pitágoras: Siguen x, i vectores ortogonals, llavors
- Estes últimes dos identitats només requerixen expressar la definión de la norma en térmens del producte intern, fer les operacions i usar els axioma de norma.
- Una fàcil generalisació de la teorema pitagórico que pot ser provada per inducció és la següent:
Si x1, ..., xn són vectores ortogonals, o siga, <xj, xk> = 0 per a tot j, k distint, llavors
Vore també
- Este artícul conté una traducció derivada de «Espacio prehilbertiano» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.