נורמה (אנליזה) – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף
מ נורמה (מתמטיקה) הועבר לנורמה (אנליזה): יש יותר מאחת
אין תקציר עריכה
שורה 1:
ב[[אנליזה]], '''נורמה''' היא [[פונקציה ממשית|פונקציה]] המוגדרת על [[מרחב וקטורי]], ומתאימה לכל וקטור ערך [[מספר ממשי|ממשי]], באופן שמתמלאים מספר תנאים. תנאים אלה מבוססים על התכונות היסודיות של האורך המוכר ב[[המרחב האוקלידי|מרחב האוקלידי]]. בדומה ל[[מטריקה]], שהיא הכללה חופשית ורחבה של מושג האורך, הנורמה מודדת מרחקים יחסיים, ואפשר לראות בה מטריקה שאינה מושפעת מהזזות.
ב[[מתמטיקה]], מושג ה'''נורמה''' בא להכליל את מושג האורך, המוכר מחיי היום-יום (בשלושה ממדים). נורמה היא [[פונקציה]] שמתאימה לכל וקטור ב[[מרחב וקטורי]] ערך [[מספר ממשי|ממשי]] שמקיימת מספר דרישות, שהן התכונות הבסיסיות שיש לצפות שאורך יקיים:
* אורך הוא תמיד חיובי, חוץ מאורכו של וקטור האפס, שהוא אפס.
* הכפלה של הווקטור ב[[סקלר (מתמטיקה)|סקלר]] מכפילה גם את אורכו בערכו המוחלט של אותו סקלר.
* מתקיים [[אי שוויון המשולש]] בחיבור וקטורים.
 
== הגדרה פורמלית==
 
יהא <math>\ V</math> מרחב וקטורי מעל שדה <math>\ F</math> (לרוב יהיה זה שדה המספרים הממשיים או ה[[מספר מרוכב|מרוכבים]]). '''נורמה''' על המרחב הווקטורי היא פונקציה שתחומה המרחב הווקטורי וטווחה המספרים הממשיים, שתסומן <math>\ \|\cdot \|</math> (כאשר הנקודה מציינת את המקום שבו נכתב הווקטור שעליו מופעלת הפונקציה) ומקיימת את התכונות הבאות:
האורך במרחב האוקלידי מקיים את הדרישות הטבעיות הבאות:
* אורך הוא תמיד חיובי, חוץ מאורכו של וקטור האפס, שהוא אפס.
* הכפלהמתיחה של הווקטור ב[[סקלר (מתמטיקה)|סקלר]] מכפילה גם את אורכוהאורך בערכו המוחלט של אותובאותו סקלר.
* מתקיים [[אי שוויון המשולש]] בחיבור וקטורים.
 
על-בסיס תכונות אלה, נורמה היא פונקציה ממרחב וקטורי V מעל [[שדה המספרים הממשיים]] אל המספרים הממשיים, המקיימת את האקסיומות הבאות:
#<math>\ \|x\|\ge 0</math>, ומתקייםואם <math>\ \|x\|=0\Leftrightarrow</math> אז x=\vec 0</math> (חיוביות)
#<math>\ \|\lambda\cdot x\|=|\lambda |\cdot \|x\|</math> ([[הומוגניות (מתמטיקה)|הומוגניות]])
#<math>\ \|x+y\|\le \|x\|+\|y\|</math> ([[אי-שוויון המשולש]])
 
 
==דוגמאות==
שורה 15 ⟵ 18:
=== הערך המוחלט ===
 
על [[הישר הממשי]], ה[[ערך מוחלט|הערךערך המוחלט]] הסטנדרטי הוא נורמה. קלהמוגדרת לראות שהוא מקיים את כל האקסיומות (לרבות אתעל [[אי-שוויוןהישר המשולשהממשי]]) עצמו.
 
===נורמה במרחבי מכפלה פנימית===
בכל [[מרחב מכפלה פנימית]] מוגדרת נורמה על ידי <math>\|x\|=\sqrt{\langle x,x\rangle}</math>, כאשר <math>\langle\cdot ,\cdot\rangle</math> המכפלה הפנימית במרחב. אומרים שהנורמה הזו '''מושרית''' על ידי המכפלה הפנימית. לנורמה כזו, ובמיוחד במרחבים מממד סופי, קוראים "נורמה אוקלידית".
 
'''משפט:''': נורמה היא אוקלידית [[אם ורק אם]] היא מקיימת את [[שוויון המקבילית]], שהואהוא <math>\!\, \| f+g \| ^2 + \| f - g \| ^2 = 2 \| f \| ^2 + 2 \| g \| ^2</math> .
 
<!--צריך להתייחס להבדל בין מרחבים ממשיים ומרוכבים; באחרונים יש כמה נוסחאות לשחזור המכפלה מן הנורמה-->
שורה 27 ⟵ 30:
 
יחס דומה, מעט כללי יותר, מתקיים בין [[תבנית ריבועית|תבניות ריבועיות]] לבין [[תבנית בילינארית|תבניות בילינאריות]].
 
<!--'''הגדרה:''' מרחב נורמי [[מרחב שלם|שלם]] עם נורמה אוקלידית נקרא [[מרחב הילברט]].-->
 
===הנורמה הסטנדרטית במרחב האוקלידי ===
שורה 35 ⟵ 36:
<math>\|x\| = \sqrt{|x_1|^2 + \cdots + |x_n|^2}</math>, הנקראת '''הנורמה הסטנדרטית'''. זוהי הנורמה הטבעית במרחבי מכפלה פנימית ומקיימת את התכונות הגאומטריות המוכרות לנו.
 
===נורמת pLp===
דוגמה לנורמה לא-אוקלידית במרחב הווקטורי <math>\ \mathbb{R}^n</math> היא 'נורמת <math>\ L^p</math>' שמוגדרת כך:
: <math>\!\, \| x \| _p = \left( \sum_{i=1}^{n}{|x|^p} \right) ^{1 \over p}</math>, כאשר <math>\ p\ge1</math> ממשי קבוע.
 
יש להוכיח שהיא מקיימת את אי שוויון המשולש, זאתאפשר עושיםלהוכיח באמצעות [[אי-שוויון הולדר]]. עבור <math>\ p=2</math> מקבלים את הנורמה האוקלידית.
 
'''הערה:''' עבור <math>\ p=2</math> מקבלים את הנורמה האוקלידית.
 
==תכונות נוספות==