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向量空间


向量空间 V 是一个在有限向量加法标量乘法下封闭的集合。基本例子是 n-维欧几里得空间 R^n,其中每个元素都由 n 个n 实数列表表示,标量是实数,加法是按分量进行的,标量乘法是对每个项分别进行的乘法。

对于一般的向量空间,标量是 F 的成员,在这种情况下,V 称为域 F 上的向量空间。

欧几里得 n-空间 R^n 称为实向量空间,而 C^n 称为复向量空间

为了使 V 成为向量空间,对于所有元素 X,Y,Z in V 以及任何标量 r,s in F,以下条件必须成立:

1. 交换律

 X+Y=Y+X.
(1)

2. 向量加法的结合律

 (X+Y)+Z=X+(Y+Z).
(2)

3. 加法单位元:对于所有 X

 0+X=X+0=X.
(3)

4. 加法逆元的存在性:对于任何 X,存在一个 -X 使得

 X+(-X)=0.
(4)

5. 标量乘法的结合律

 r(sX)=(rs)X.
(5)

6. 标量和的分配律

 (r+s)X=rX+sX.
(6)

7. 向量和的分配律

 r(X+Y)=rX+rY.
(7)

8. 标量乘法单位元

 1X=X.
(8)

V 是维度为 n 的向量空间,其定义在具有 q 个元素的上(其中 q 必然是素数的幂)。那么 V 上的非奇异线性算子的数量是

M(n,q)=(q^n-q^0)(q^n-q^1)(q^n-q^2)...(q^n-q^(n-1))
(9)
=q^(n^2)(q^(-n);q)_n
(10)

并且 Vk-维子空间的数量是

S(k,n,q)=((q^n-q^0)(q^n-q^1)(q^n-q^2)...(q^n-q^(k-1)))/(M(k,q))
(11)
=((q^n-1)(q^(n-1)-1)(q^(n-2)-1)...(q^(n-k+1)-1))/((q^k-1)(q^(k-1)-1)(q^(k-2)-1)...(q-1))
(12)
=(q^((k-n)n)(q^(-n);q)_k)/((q^(-n),q)_n),
(13)

其中 (q;a)_n 是一个 q-Pochhammer 符号

选择公理的一个推论是每个向量空间都有一个向量基

在抽象上类似于向量空间,但它使用来定义系数,而不是向量空间使用的在更一般的代数对象中具有系数


另请参阅

巴拿赫空间, , 函数空间, 希尔伯特空间, 内积空间, , 商向量空间, , 辛空间, 拓扑向量空间, 向量, 向量基 在 MathWorld 课堂中探索这个主题

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参考文献

Arfken, G. 物理学家的数学方法,第 3 版 Orlando, FL: Academic Press, pp. 530-534, 1985.

在 Wolfram|Alpha 中被引用

向量空间

请引用为

Weisstein, Eric W. "向量空间。" 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/VectorSpace.html

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