线性空间和内积空间
厦大《高代》讲义第9章+内积空间
第九章内积空间Inner Product Space
§9.1 目的与要求 ?掌握内积、内积空间的概念 ?熟练掌握欧氏空间的度量概念，如长度、距离、夹角、正交等 ?熟练掌握Cauchy-Schwarz不等式、三角不等式的含义及应用 厦门大学数学科学学院 网址: https://www.360docs.net/doc/984184736.html,
?定义:设V 是R 上线性空间,存在映射( ,):, 使得对任意x , y , z ∈V, c ∈R,有 (1). ( x , y ) = ( y , x ) (2). ( x + y , z ) = ( x ,z ) + (y , z ) (3). ( cx , y ) = c ( x , y ) (4). ( x , x ) ≥ 0.且等号成立当且仅当x = 0.则称在V 上定义内积( , ). V 称为内积空间. 有限维实内积空间称为Euclid 空间(欧氏空间). R V V →?对称线性非负（实）内积空间
?定义:设V 是C 上线性空间,存在映射( , ):使得对任意x , y , z ∈V, c ∈C,有 (1).(2). (x + y , z ) = (x , z ) + ( y , z ) (3). (cx , y ) = c ( x , y ) (4). (x , x ) ≥ 0.且等号成立当且仅当x = 0. 则称在V 上定义内积( , ). V 称为复内积空间.有限维复内积空间称为酉空间. ?注1:对任意实数a , , 所以复内积空间与实内积空间的定义是一致的, 统称为内积空间. ?注2:在复内积空间中, (,)(,) x y y x =a a =(,)(,) x cy c x y =R V V →?（复）内积空间
第二章 内积空间
第二章 内积空间 目的：在线性空间中引入向量的长度、向量之间夹角等度量概念，深化对线性空间、线性变换等的研究。 §1 内积空间的概念 定义2－1 设V 是实数域R 上的线性空间。如果对于V 中任意两个向量βα,，都有一 个实数（记为()βα,）与它们对应，并且满足下列条件(1)-(4)，则实数()βα,称为向量βα,的内积。 (1) ()()αββα,,=； （2）),(),(βαβαk k =，（R k ∈） （3）),(),(),(γβγαγβα+=+，（V ∈γ） （4）()0,≥αα，当且仅当θα=时，等号成立。 此时线性空间V 称为实内积空间，简称为内积空间。 例2－1 对于n R 中的任二向量()n x x x X ,,,21 =，()n y y y Y ,,,21 =，定义内积 ()∑==n i i i y x Y X 1 ,，n R 成为一个内积空间。内积空间n R 称为欧几里得（Euclid ）空间，简称 为欧氏空间。由于n 维实内积空间都与n R 同构，所以也称有限维的实内积空间为欧氏空间。 例2－2 如果对于n n R B A ?∈?,，定义内积为()∑== n j i ij ij b a B A 1 ,,，则n n R ?成为一个内积 空间。 例2－3 ],[b a R 定义dx x g x f x g x f b a ? = )()())(),((，则可以验证))(),((x g x f 满足内积 的条件，从而],[b a R 构成内积空间。 内积()βα,具有下列基本性质 (1) ()()βαβα,,k k =，（R k ∈）；(2) ()()()γαβαγβα,,,+=+； (3) ()()0,,==βθθα。
【精品】第三章函数逼近及最小二乘法
第三章函数逼近及最 小二乘法
第三章 函数逼近及最小二乘法 §1 内积空间及函数的范数 定义1 设)(x ρ是定义在(a,b)上的非负函数，且满足： 1）dx x x n b a )(ρ?存在 （n=0,1,2,…） 2）对非负的连续函数g(x)，若 0)()(=?dx x x g b a ρ 则在(a,b)上有g(x)=0，则称)(x ρ为(a,b)上的权函数。 定义2 设f(x),g(x)为[a,b]上的连续函数，)(x ρ为(a,b)上的权函数，称 ),(g f = dx x x g x f b a )()()(ρ? 为函数f(x)与g(x)在[a,b]的内积。特别当)(x ρ=1时，上式变为 ),(g f = dx x g x f b a ?)()( 设],[b a C 表示在区间[a,b]上连续函数的全体，那么定义了内积之后，],[b a C 就变成了一个内积空间。显然有 ),(f f = dx x x f b a )()(2ρ? 为一个非负值，因此我们有 定义3 对],[)(b a C x f ∈，称 ),()(2f f x f = 为)(x f 的欧氏范数（又称2-范数）。
其实，我们还经常用到函数的其他范数。比如， ) ( max ) (x f x f b x a≤ ≤ ∞ =dx x x f x f b a ) ( ) ( ) ( 1 ρ ?= n维向量空间中两个向量正交的定义也可以推广到连续内积空间] , [b a C中. 定义4 若] , [ ) ( ), (b a C x g x f∈,满足 ) , (g f = dx x x g x f b a ) ( ) ( ) (ρ ?=0 则称函数f(x)与g(x)在[a,b]上带权) (x ρ正交. 若函数族 ), ( , ), ( ), ( 1 x x x n ? ? ?满足 ? ? ? ? = > ≠ = =b a k k j k j k j A k j dx x x x ) ( ) ( ) ( ) , (? ? ρ ? ? 则称函数族{})(x k?是[a,b]上带权)(x ρ的正交函数族.特别地,若1 = k A ,就称之为标准正交函数族. 由高等数学的知识，我们知道, Foureir级数展开中函数族 1,cosx,sinx,cos2x,sin2x,……即为] , [π π -上带权) (x ρ=1的正交函数族. 如同线性代数中的向量组线性无关概念一样,在此也有函数组的线性无关概念. 定义5设函数组) ( , ), ( ), ( 1 1 x x x n- ? ? ? 在[a,b]上连续,若 ) ( ) ( ) ( 1 1 1 1 = + + + - - x a x a x a n n ? ? ? 当且仅当0 1 1 = = = = - n a a a 时成立,则称函数族 ) ( , ), ( ), ( 1 1 x x x n- ? ? ? 在[a,b]上是线性无关的.否则称为线性相关函数组。
有限空间培训内容
有限空间培训内容 一、有限空间定义: 有限空间就是指封闭或部分封闭,进出口较为狭窄有限,未被设计为固定工作场所,自然通风不良,易造成有毒有害、易燃易爆物质积聚或氧含量不足得空间。idsbg。 二、有限空间作业存在得危险:有限空间作业主要存在以下危害: (一)中毒危害:有限空间容易积聚高浓度得有毒有害物质。有毒有害物质可以就是原来就存在于有限空间内得,也可以就是作业过程中逐渐积聚得,比较常见得有:YMm74。 (1)硫化氢。如清理、疏通下水道、粪便池、窑井、污水池、地窖等作业容易产生硫化氢。 (2)一氧化碳。如在市政建设、道路施工时,损坏煤气管道,煤气渗透到有限空间内或附近民居内,造成一氧化碳积聚,以及在设备检修时,设备内残留得一氧化碳泄漏等。L0HgF。 (3)苯、甲苯、二甲苯。如在有限空间内进行防腐涂层作业时,由于涂料中含有得苯、甲苯、二甲苯等有机溶剂得挥发,造成有毒物质得浓度逐步增高等。c2Erm。 (二)缺氧危害:空气中氧浓度过低会引起缺氧。 (1)二氧化碳。由于二氧化碳比空气重,在长期通风不良得各种矿井、地窖、船舱、冷库等场所内部,二氧化碳易挤占空间,造成氧气浓度低,引发缺氧。PBSIm。 (2)惰性气体。工业上常用惰性气体对反应釜、贮罐、钢瓶等容器进行冲洗,容器内残留得惰性气体过多,当工人进入时,容易发生单纯性缺氧或窒息。氮气、甲烷、丙烷也可导致缺氧或窒息。7UFtC。 (三)燃爆危害:空气中存在易燃、易爆物质,浓度过高遇火会引起爆炸或燃烧。 (四)其她危害:其她任何威胁生命或健康得环境条件。如坠落、溺水、物体打击、电击等。 三、有限空间作业危害得特点: 1、可导致死亡,属高风险作业。 2、有限空间存在得危害,大多数情况下就是完全可以预防得。如加强培训教育,完善各项管理制度,严格执行操作规程,配备必要得个人防护用品与应急抢险设备等。q4Za5。 3、发生得地点形式多样化。如船舱、贮罐、管道、地下室、地窖、污水池(井)、化粪池、下水道、发酵池等。 4、一些危害具有隐蔽性并难以探测。 5、可能多种危害共同存在。如有限空间存在硫化氢危害得同时,还存在缺氧危害。
内积空间的基本概念汇总
第四章 Hilbert 空间 一 内积空间的基本概念 设H 是域K 上的线性空间，对任意H y ,x ∈，有一个中K 数 ),(y x 与之对应，使得对任意H z ,y ,x ∈；K ∈α满足 1） 0)y ,x (≥；)y ,x (＝0，当且仅当 0x =； 2） )y ,x (＝_ __________)x ,y (； 3） )y ,x ()y ,x (αα=； 4） )z ,y x (+＝)z ,x (＋)z ,y (； 称)(,是H 上的一个内积，H 上定义了内积称为内积空间。 定理1.1设H 是内积空间，则对任意H y x ∈,有： |)y ,x (|2 )y ,y )(x ,x (≤。 设H 是内积空间，对任意H x ∈，命 ),(||||x x x = 则||||?是H 上的一个范数。 例 设H 是区间],[b a 上所有复值连续函数全体构成的线性空间，对任意H y x ∈,，定义 dt t y t x y x b a ?=________ )()(),( 则与],[2b a L 类似，), (y x 是一个内积，由内积产生的范数为 2 12 ) |)(|(||||?=b a dt t x x 上一个内积介不是Hilbert 空间。
定理 1.2 设H 是内积空间，则内积),(y x 是y x ,的连续函数，即时x x n →，y y n →，),(),(y x y x n n →。 定理1.3 设H 是内积空间，对任意H y x ∈,，有以下关系式成立， 1） 平行四边形法则： 2 || ||y x +＋2 || ||y x -＝2)||||||(||2 2 y x +； 2） 极化恒等式： ),(y x ＝4 1 （2 || ||y x +－ 2 || ||y x -＋ 2 || ||iy x i +－ )||||2 iy x i - 定理1.4 设X 是赋范空间，如果范数满足平行四边形法则，则可在X 中定义一个内积，使得由它产生的范数正是X 中原来的范数。 二 正交性，正交系 1 正交性 设H 是内积空间，H y x ∈,，如果0),(=y x ，称x 与y 正交，记为y x ⊥。 设M 是H 的任意子集，如果H x ∈与M 中每一元正交，称x 与M 正交，记为M x ⊥；如果N M ,是H 中两个子集， 对于任意 ,M x ∈,N y ∈y x ⊥，称M 与 N 正交，记 N M ⊥。设M 是H 的子集，所有H 中与M 正交的元的全体
24 内积空间中的正交性
2.4 内积空间中的正交性 Inner Product Spaces and Orthogonality 在三维空间中，如右图1所示任取一平面M ，空间中的每一个矢量x 必能分解成两个直交的向量和，其中一个向量0x 在平面M 上，另一个向量z 与平面M 垂直，即0x x z =+， 0x z ⊥．这种向量的分解形式，在一般的内积空间是否成立？ 图2.4.1 三维空间向量的分解，向量0x x z =+，其中0x z ⊥ 2.4.1 正交分解 定义2.4.1 正交 设X 是内积空间，,x y X ∈，如果(,)0x y =，则称x 与y 正交或垂直，记为x y ⊥．如果X 的子集A 中的每一个向量都与子集B 中的每一个向量正交，则称A 与B 正交，记为A B ⊥．特别记x A ⊥，即向量x 与A 中的每一个向量垂直． 定理2.4.1 勾股定理 设X 是内积空间，,x y X ∈，若x y ⊥，则2 2 2 x y x y +=+． 证明 2 (,)x y x y x y +=++ (,)(,)(,)(,)x x x y y x y y =+++ (,)(,)x x y y =+ 22 x y =+．□ 注1: 在内积空间中，是否存在222 x y x y +=+ ?x y ⊥？显然由 2 x y +(,)(,)(,)(,)x x x y x y y y =+++22 2Re(,)x y x y =++， 可知在实内积空间中2 2 2 x y x y x y +=+?⊥成立． 定义2.4.2 正交补Orthogonal complement
设X 是内积空间，M X ?，记{|,}M x x M x X ⊥=⊥∈，则称M ⊥为子集M 的正交补．显然有{0}X ⊥=，{0}X ⊥=以及{0}M M ⊥= ． 性质2.4.1 设X 是内积空间，M X ?，则M ⊥是X 的闭线性子空间． 证明 (1) M ⊥是X 的线性子空间 ,x y M ⊥?∈，,αβ∈K ，z M ?∈，有 (,)(,)(,)(,)(,)0x y z x z y z x z y z αβαβαβ+=+=+=， 于是x y M αβ⊥+∈，因此M ⊥是X 的线性子空间． (2) M ⊥是X 的闭子空间 设{}n x M ⊥?，且依范数0n x x →()n →∞，于是z M ?∈，有 0(,)(lim ,)lim(,)0n n n n x z x z x z →∞ →∞ ===． 因此0x M ⊥∈，即M ⊥是X 的闭子空间．□ 注2: 由于完备度量空间中的子空间完备的充要条件是子空间闭，因此在Hilbert 空间中(完备的内积空间)，任意子集M 的正交补M ⊥是完备的子空间，即Hilbert 空间的正交补M ⊥也是Hilbert 空间． 定义2.4.3 正交分解 设M 是内积空间X 的子空间，x X ∈，如果存在0,x M z M ⊥∈∈，使得0x x z =+，则称0 x 为x 在M 上的正交投影或正交分解． 引理 2.4.1 设X 是内积空间，M 是X 的线性子空间，x X ∈，若存在y M ∈，使得(,)x y d x M -=，那么x y M -⊥． 证明 令z x y =-，若z 不垂直于M ，则存在1y M ∈，使得1(,)0z y ≠，显然10y ≠． 因为α?∈K ，有 2 1 11(,)z y z y z y ααα-=-- 2 1111(,)(,)(,)z y z z y y y αααα=--+ 21111(,)[(,)(,)]z z y y z y y ααα=--- 特别取111(,) (,) y z y y α= ，则可得
第二章内积空间
第二章 内积空间 在以前学习的线性代数中，我们知道在n R 中向量的长度、夹角和正交等性 质是用内积刻划的，在本章中将内积的概念推广到一般线性空间，从而讨论一般线性空间中向量的度量性质。定义了内积的线性空间称为内积空间，常用的内积空间有欧氏空间与酉空间。 §2.1欧氏空间与酉空间 一、欧氏空间与酉空间 定义1 设V 是R 上的线性空间，如果V 中每对向量,x y ，按某一对应法则都有唯一确定的实数(,)x y 与之对应且满足： ),(),(.1x y y x = ),(),(.2y x y x λ=λ，λ?∈R ),(),(),(.3z y z x z y x +=+，z V ?∈ 0),(.4≥x x 等号成立当且仅当x θ= 则称(,)x y 为V 的内积。称定义了上述内积的有限维线性空间()V R 为欧几里得空间，简称欧氏空间，称21 ),(x x x =为x 的长度或模。 例1 在[]n P x 中定义1 0((),())()()f x g x f x g x dx =?，(),()[]n f x g x P x ∈，则[]n P x 构成一个欧氏空间。 例2 在n n ?R 中对,n n A B ??∈R 定义T (,)tr()A B AB =,则n n ?R 为欧氏空间。 证明 因为,,,n n A B C λ??∈∈R R （1） T T T T (,)tr tr[()]tr (,)A B AB AB BA B A ==== （2） T T (,)tr tr (,)A B AB AB A B λλλλ=== （3） T T T (,)tr[()]tr[](,)(,)A B C A B C AC BC A C B C +=+=+=+
有限空间
有限空间 有限空间的定义： 封闭或者部分封闭,与外界相对隔离,出入口较为狭窄，作业人员不能长时间在内工作，自然通风不良，易造成有毒有害、易燃易爆物质积聚或者含氧含量不足的空间。 封闭或部分制闭,未被设计为常观作业场所，自然通风或照明不良，易造成毒有害、易燃易爆物质积聚或含氧量不足的空间。 有1个~2个人孔即进出口受到限制的密闭、狭窄、通风不良的分隔间，或深度大于1.2m封闭或敞口的通风不良空间。 理解要点：（以下条件同时具备） ①只能用有限的方法进出 ②内部有足够大的空间供工作人员完成所分配的工作 ③一般情况下不允许进入的空间 有限空间的分类： 密闭半密闭设备：锅炉（炉膛、锅筒、排烟道）、烟道、脱硫塔、除尘塔、二氧化碳储罐、空气储罐、氨储罐、管道、车载槽罐等。 地下有限空间：地下通道、下水道、阀门井、电缆井（沟）、地下（电机）泵房、地下仓库、封闭式水池、沼气池、化粪池、地窖、污水池（井）等。 地上有限空间：麦芽仓、大麦仓、大米仓、制麦干燥炉、发芽箱、废硅藻土沉降池、废酵母池、消防水储存池、
酒花库、冷库、地上（封闭）管廊等。 法律法规依据： 有限空间安全管理相关法律法规标准： 《缺氧危险作业安全规程》GB8958-2006 《涂装作业安全规程有限空间作业安全技术要求》GB12942-2006 《密闭空间作业职业危害防护规范》GBZ/T205-2007 公司相关制度： 作业许可管理程序 有限空间安全管理规定
风险识别与评估管理程序 安全（安保）危害因素的识别与评估管理规定 作业安全分析管理办法 应急准备及响应管理程序（安全） 突发安全事件综合应急预案 有限空间专项应急预案 总体安全管理要求： 牢固树立”不安全、不作业“的意识。 凡作业必审批，凡审批必到场，谁审批、谁负责的原则。 应该做到“先通风、再检查、有监护、后作业”的原则。 风险级别管控，隐患排查治理，“谁主管谁负责、谁使用谁负责、谁的区域谁负责”的原则。 风险识别： 结合风险识别与分级管控要求： 排查风险点→辨识危险源→风险评价与分级→制定实施风控措施→分层级管控→风险公示 风险识别要求： 安全检查：全覆盖，零死角！ 风险识别：全方位，零几率！
第三章 内积空间,正规矩阵,Hermite矩阵
复矩阵(向量)的4个一元运算 ()?A=(a ij )∈C m ×n , 复矩阵(向量)的一元运算的性质 11221122k A k A k A k A +=+ ; T T T A k A k A k A k 22112211)(+=+方阵A=(a ij )∈C n ×n 的迹定义为其所有对角元之和: 行列式的性质 方阵乘积的行列式公式 重要特殊矩阵 A=(a ij )∈C n ×n 称为对角矩阵,如果?i ≠j,a ij =0; A称为上(下)三角矩阵,如果?i>(<)j,a =0.
特征值,特征向量 λ∈C称为A=(a ij )∈C n×n的一个特征值,如果存在0≠x∈C n,使得Ax=λx.此时,x称为A的特征向量. 特征值、特征向量续 三角矩阵A的所有对角元组成A的谱: σ(A)={a,…,a}. 线性相关与线性无关 定义1.1.3 (p.5): F上线性空间V中的向量组{α,…,α}是线性相关的充要条件是:在数域F 线性映射与线性变换 关于线性映射与线性变换的定义,请看教本第24页§3.1: 欧式空间,酉空间 §3.2: 标准正交基,Schmidt方法 第三章内积空间,正规矩阵,Hermite矩阵
§3.1: 欧式空间,酉空间 从解析几何知二平面向量 内积的概念 定义3.1.1：设V是实数域R 上的n维线性空间,对V 中的任意两个向量α,β,按照某一确定法则对应着欧式空间的概念 例3.1.1：?α=(a 1,…,a n )T ,β=(b 1,…,b n )T ∈R n ,定义标准内积:(α,β)=a b +…+a b , 欧氏空间例1 例3.1.2：?α=(a 1,a 2)T ,β=(b 1,b 2)T ∈R 2,定义内积(R 2×R 2到R的映射): 欧氏空间例2 在R 2中至少可定义两个不同的内积. 今后讨论R n 时都用例3.1.1中定义的内积. 关于例1和例2的注
泛函分析第4章 内积空间
第四章 内积空间 在第三章中，我们把n 维Euclid 空间n R 中的向量的模长推广到一般线性空间中去，得到了赋范线性空间的概念。但在n R 中可以通过两个向量的夹角讨论向量与方向的问题。这对仅有模长概念的赋范线性空间是做不到的。我们知道，n R 中向量的夹角是通过向量的内积描述的，因此在本章我们引入了一般的内积空间的概念。 4.1 内积空间的基本概念 首先回忆几何空间3R 中向量内积的概念。设123(,,)x t t t =，123(,,)y s s s R =∈，设x 与y 夹角为?，由解析几何知识可得 112233 cos t s t s t s x y ?++= ? 其中， 13 2 2 1 ()k k x t ==∑，13 22 1 ()k k y s ==∑ 令3 1 ,k k k x y t s ==∑，称为x 与y 的内积，不难证明它有如下性质： （1）3,0,,,0;x y x R x x x θ≥?∈=?=且 （2）3,,,,;x y y x x y R =?∈ （3）3121212,,,,,,;x x y x y x y x x y R +=+?∈ （4）3,,,,,.x y x y R x y R λλλ=?∈?∈ 注：由定义可得x = 内积我们可以讨论如向量的直交及投影等重要几何问题。 现在我们引入一般的内积空间的概念。 【定义 4.1】 设X 为数域F 上线性空间，若对任两个元素（向量）x ，y X ∈，有惟一F 中数与之对应，记为,x y ，并且满足如下性质： （1）,0,,,0;x y x X x x x θ≥?∈=?=且 （2）,,,,;x y y x x y X =?∈
有限空间作业安全知识
有限空间作业安全知识 一、有限空间基本知识 1、有限空间的定义：有限空间，是指封闭或者部分封闭，与外界相对隔离，出入口较为狭窄，作业人员不能长时间在内工作，自然通风不良，易造成有毒有害、易燃易爆物质积聚或者氧含量不足的空间。 2、有限空间作业：是指作业人员进入有限空间实施的作业活动。 3、有限空间分类：（一）地下有限空间：如地下室、地下仓库、地窖、地下工程、地下管道、暗沟、隧道、涵洞、地坑、废井、污水池（井）、沼气池、化粪池、下水道等。（二）地上有限空间：如储藏室、温室、冷库、酒糟池、发酵池、垃圾站、粮仓、料仓等。（三）密闭设备：如船舱、贮罐、车载槽罐、反应塔（釜）、球磨机、水泥筒库、压力容器、管道、冷藏箱（车）、烟道、锅炉等。 二、有限空间作业的危害及辨识 1、有限空间作业安全管理存在的问题：（一）是对有限空间的危险性认识不足，没有采取必要的安全防护措施。（二）是对有限空间作业安全管理工作不重视、不到位。在未对作业现场进行通风，未对有毒有害气体进行检测，没有防护人员监护的情况下组织作业。（三）是企业安全教育培
训工作不扎实，作业人员缺乏有限空间作业基本安全知识和自救互救能力。（四）是防护用品配备不足，作业人员缺乏必要的自救器、防毒面具等防护装备和气体检测监控仪器。（五）是企业没有制定切实有效的应急预案，在发生事故后，往往因盲目施救导致伤亡人数扩大。（六）是部分地区对有限空间作业的安全监管工作重视不够，存在薄弱环节和漏洞等。 2、有限空间作业可能存在的危险有害因素
3、有限空间作业常见的事故：缺氧窒息；中毒；燃爆；其他危害，如淹溺、触电、高处坠落事故也较多，还包括灼伤与腐蚀，高温作业引起中暑；尖锐锋利物体引起的物理伤害和其他机械伤害等。 4、导致有限空间作业事故发生的直接原因：存在危险危害物；通风不良，致危险危害物聚集；没有采取通风、防护措施，或者防护装备失效；监护不力；引火源；作业伤害等。 三、有限空间作业安全管理要求 1、国家安全生产监督管理总局令第59号《工贸企业有限空间作业安全管理与监督暂行规定》已经2013年2月18
泛函分析题1.6内积空间答案
泛函分析题1_6内积空间p75 1.6.1 (极化恒等式) 设a是复线性空间X上的共轭双线性函数，q是由a诱导的二次型，求证：?x, y∈X，有 a(x, y) = (1/4) · ( q(x + y) -q(x-y) + i q(x + i y) -i q(x-i y))． 证明：?x, y∈X， q(x + y) -q(x-y) = a(x + y, x + y) -a(x-y, x-y) = (a(x, x) + a(x, y) + a(y, x) + a(y, y)) - (a(x, x) -a(x, y) -a(y, x) + a(y, y)) = 2 (a(x, y) + a(y, x))， 将i y代替上式中的y，有 q(x + i y) -q(x-i y) = 2 (a(x, i y) + a(i y, x)) = 2 (-i a(x, y) + i a( y, x))， 将上式两边乘以i，得到 i q(x + i y) -i q(x-i y) = 2 ( a(x, y) -a( y, x))， 将它与第一式相加即可得到极化恒等式． 1.6.2 求证在C[a, b]中不可能引进一种内积( · , · )，使其满足 ( f, f )1/2 = max a ≤x≤b| f (x) |(?f∈C[a, b] )． 证明：若C[a, b]中范数|| · ||是可由某内积( · , · )诱导出的， 则范数|| · ||应满足平行四边形等式． 而事实上，C[a, b]中范数|| · ||是不满足平行四边形等式的， 因此，不能引进内积( · , · )使其适合上述关系． 范数|| · ||是不满足平行四边形等式的具体例子如下： 设f(x) = (x–a)/(b–a)，g(x) = (b–x)/(b–a)， 则|| f || = || g || = || f + g || = || f –g || = 1， 显然不满足平行四边形等式． 1.6.3 在L2[0, T]中，求证函数x# | ?[0, T]e- ( T-τ)x(τ) dτ| ( ?x∈L2[0, T] )在单位球面上达到最大值，并求出此最大值和达到最大值的元素x． 证明：?x∈L2[0, T]，若|| x || = 1，由Cauchy-Schwarz不等式，有 | ?[0, T]e- ( T-τ)x(τ) dτ|2≤ (?[0, T] (e- ( T-τ))2dτ) (?[0, T] ( x(τ))2dτ) = ?[0, T] (e- ( T-τ))2dτ = e- 2T ?[0, T]e 2τdτ= (1-e- 2T )/2． 因此，该函数的函数值不超过M = ((1-e- 2T )/2)1/2． 前面的不等号成为等号的充要条件是存在λ∈ ，使得x(τ) = λ e- ( T-τ)． 再注意|| x || = 1，就有?[0, T] (λ e- ( T-τ))2dτ= 1． 解出λ= ±((1-e- 2T )/2)- 1/2． 故当单位球面上的点x(τ) = ±((1-e- 2T )/2)- 1/2 ·e- ( T-τ)时， 该函数达到其在单位球面上的最大值((1-e- 2T )/2)1/2． 1.6.4 设M, N是内积空间中的两个子集，求证：M?N ?N⊥?M⊥． 证明：若x∈N⊥，则?y∈N，(x, y) = 0． 而M?N，故?y∈M，也有(x, y) = 0． 因此x∈M⊥．所以，N⊥?M⊥．
有限空间作业安全小知识
有限空间作业安全小知识 一、有限空间定义： 有限空间是指封闭或部分封闭，进出口较为狭窄有限，未被设计为固定工作场所，自然通风不良，易造成有毒有害、易燃易爆物质积聚或氧含量不足的空间。 二、有限空间作业存在的危险：有限空间作业主要存在以下危害： （一）中毒危害：有限空间容易积聚高浓度的有毒有害物质。有毒有害物质可以是原来就存在于有限空间内的，也可以是作业过程中逐渐积聚的，比较常见的有：（1）硫化氢。如清理、疏通下水道、粪便池、窑井、污水池、地窖等作业容易产生硫化氢。 （2）一氧化碳。如在市政建设、道路施工时，损坏煤气管道，煤气渗透到有限空间内或附近民居内，造成一氧化碳积聚，以及在设备检修时，设备内残留的一氧化碳泄漏等。 （3）苯、甲苯、二甲苯。如在有限空间内进行防腐涂层作业时，由于涂料中含有的苯、甲苯、二甲苯等有机溶剂的挥发，造成有毒物质的浓度逐步增高等。 （二）缺氧危害：空气中氧浓度过低会引起缺氧。 （1）二氧化碳。由于二氧化碳比空气重，在长期通风不
良的各种矿井、地窖、船舱、冷库等场所内部，二氧化碳易挤占空间，造成氧气浓度低，引发缺氧。 （2）惰性气体。工业上常用惰性气体对反应釜、贮罐、钢瓶等容器进行冲洗，容器内残留的惰性气体过多，当工人进入时，容易发生单纯性缺氧或窒息。氮气、甲烷、丙烷也可导致缺氧或窒息。 （三）燃爆危害：空气中存在易燃、易爆物质，浓度过高遇火会引起爆炸或燃烧。 （四）其他危害：其他任何威胁生命或健康的环境条件。如坠落、溺水、物体打击、电击等。 三、有限空间作业危害的特点： 1.可导致死亡，属高风险作业。 2.有限空间存在的危害，大多数情况下是完全可以预防的。如加强培训教育，完善各项管理制度，严格执行操作规程，配备必要的个人防护用品和应急抢险设备等。 3.发生的地点形式多样化。如船舱、贮罐、管道、地下室、地窖、污水池（井）、化粪池、下水道、发酵池等。 4.一些危害具有隐蔽性并难以探测。 5.可能多种危害共同存在。如有限空间存在硫化氢危害的同时，还存在缺氧危害。 6.某些环境下具有突发性。如开始进入有限空间检测是没有危害，但是在作业过程中突然涌出大量的有毒气体，造
内积空间与希尔伯特空间
2.3 内积空间与希尔伯特空间 通过前面的学习，知道n 维欧氏空间就是n 维线性赋范空间的“模型”，范数相当于向量的模，表明了线性赋范空间的代数结构．对于三维向量空间，我们知道向量不仅有模，而且两个向量有夹角，例如θ为向量α和β的夹角时有：cos αβ θαβ ?= 或者cos αβαβθ?=，其中αβ?表示两个向量的数量积(或点积或内积)，α表示向量的模．于是便有了直交性、直交投影以及向量的分解等概念，这些均反映了空间的“几何结构”．通过在线性空间上定义内积，可得到内积空间，由内积可导出范数，若完备则为Hilbert 空间． 2.3.1 内积空间 定义1.1 设U 是数域K 上的线性空间，若存在映射( , )??：U U ?→K ，使得,,x y z U ?∈， α∈K ，它满足以下内积公理： (1) (,)0x x ≥；(,)00x x x =?=； 正定性(或非负性) (2) (,)(,)x y y x =； 共轭对称性 (3) (,)(,)(,)x z y x y z y αβαβ+=+， 线性性 则称在U 上定义了内积( , )??，称(,)x y 为x 与y 的内积，U 为K 上的内积空间(Inner product spaces )．当=K R 时，称U 为实内积空间；当=K C 时，称U 为复内积空间．称有限维的实内积空间为欧几里德(Euclid spaces )空间,即为欧氏空间；称有限维的复内积空间为酉(Unitary spaces )空间． 注1：关于复数：设z a bi =+∈C ，那么z oz =；(cos sin )z r i θθ=+其中θ为辐射角、r z =；2 z z z ?=；z z =；对于12,z z ∈C ，有1212z z z z ?=?． 注2：在实内积空间中，第二条内积公理共轭对称性变为对称性． 注3：在复内积空间中，第三条内积公理为第一变元是线性的，第二变元是共轭线性的． 因为(,)(,)(,)(,)(,)x y y x y x y x x y ααααα===?=，所以有 (,)(,)(,)x y z x y x z αβαβ+=+， 即对于第二变元是共轭线性的．在实内积空间中，第三条内积公理为第一变元、第二变元均为
第3讲 实内积空间
第3讲 实内积空间 内容：1. 实内积空间 2. 正交基及正交补与正交投影 3. 内积空间的同构 4. 正交变换与对称变换 在线性空间中，元素（向量）之间的运算仅限于元素（向量）的线性运算．但是，如果以向量作为线性空间的一个模型，则会发现向量的度量(即长度)与向量间的位置关系在线性空间的理论中没有得到反映，而这些性质在许多实际问题中却是很关键的．因此，将在抽象的线性空间中引进内积运算，导出内积空间，并讨论正交变换与正交矩阵及对称变换与对称矩阵． §1 内积空间 在解析几何中，向量的长度与夹角等度量性质都可以通过向量的数量积来表示，而向量的数量积具有以下的代数性质：对称性),(),(αββα=；可加性 ),(),(),(γβγαγβα+=+；齐次性R k k k ∈?=),,(),(βαβα；非负性0),(≥αα，当且仅当0=α时,0),(=αα．以数量积为基础,向量的长度与夹角可表示为： ),(ααα=，β αβαβα?>=<),(,cos ．可见数量积的概念蕴涵着长度与夹角的概念，将该概念推广至抽象的线性空间．
定义1.1 设V 是实线性空间，若对于V 中任意两个元素（向量）α和β，总能对应唯一的实数，记作),(βα，且满足以下的性质： (1) 对称性 ),(),(αββα= (2) 可加性 ),(),(),(γβγαγβα+=+ (3) 齐次性 R k k k ∈?=),,(),(βαβα (4) 非负性 0),(≥αα，当且仅当0=α时，0),(=αα． 则称该实数是V 中向量α和β的内积． 称内积为实数的实线性空间V 为欧几里得(Euclid)空间，简称为欧氏空间．称定义了内积的线性空间为内积空间． 例 1.1 在n 维向量空间n R 中,任意两个向量：T n x x x ),,,(21 =α，T n y y y ),,,(21 =β，若规定： βαβαT n k k k n n y x y x y x y x ==+++=∑=12211),( ， 则容易验证,这符合内积的定义，是n R 中向量α和β的内积．另外，若规定:∑==n k k k y kx 1),(βα，0>k ，同样可验证，这也 是n R 中向量α和β的内积． 由此可见，在同一个实线性空间的元素之间，可以定义不同的内积，即内积不是唯一的．从而，同一个实线性空间在不同内积下构成不同的欧氏空间． 例 1.2 在[]b a ,上连续的实函数的实线性空间[]b a C ,中，
泛函分析第4章内积空间
第四章 积空间 在第三章中，我们把n 维Euclid 空间n R 中的向量的模长推广到一般线性空间中去，得到了赋线性空间的概念。但在n R 中可以通过两个向量的夹角讨论向量与方向的问题。这对仅有模长概念的赋线性空间是做不到的。我们知道，n R 中向量的夹角是通过向量的积描述的，因此在本章我们引入了一般的积空间的概念。 4.1 积空间的基本概念 首先回忆几何空间3R 中向量积的概念。设123(,,)x t t t =，123(,,)y s s s R =∈，设x 与y 夹角为?，由解析几何知识可得 112233 cos t s t s t s x y ?++= ? 其中， 13 2 2 1 ()k k x t ==∑，13 22 1 ()k k y s ==∑ 令3 1 ,k k k x y t s ==∑，称为x 与y 的积，不难证明它有如下性质： （1）3,0,,,0;x y x R x x x θ≥?∈=?=且 （2）3,,,,;x y y x x y R =?∈ （3）3121212,,,,,,;x x y x y x y x x y R +=+?∈ （4）3,,,,,.x y x y R x y R λλλ=?∈?∈ 注：由定义可得x = 我们可以讨论如向量的直交及投影等重要几何问题。 现在我们引入一般的积空间的概念。 【定义 4.1】 设X 为数域F 上线性空间，若对任两个元素（向量）x ，y X ∈，有惟一F 中数与之对应，记为,x y ，并且满足如下性质： （1）,0,,,0;x y x X x x x θ≥?∈=?=且 （2）,,,,;x y y x x y X =?∈
内积空间
内积空间 (2012-06-17 20:13:58) ▼ 内积空间 内积的几何解释 在数学上，内积空间是增添了一个额外的结构的矢量空间。这个额外的结构叫做内积或标量积。这个增添的结构将一对矢量与一个纯量连接起来，允许我们严格地谈论矢量的“夹角”和“长度”，并进一步谈论矢量的正交性。内积空间由欧几里得空间抽象而来（内积是点积的抽象），这是泛函分析讨论的课题。 关于内积空间的例子，请参看希尔伯特空间。 内积空间有时也叫做准希尔伯特空间(pre-Hilbert Space)，因为由内积定义的距离完备化之后就会得到一个希尔伯特空间。 在早期的著作中，内积空间被称作酉空间，但这个词现在已经被淘汰了。在将内积空间称为酉空间的著作中，“内积空间”常指任意维（可数／不可数）的欧几里德空间。 定义 下文中的数量域F是实数域或复数域。 域F上的一个内积空间V备有一个正定、非退化以及共轭双线性形式，称作内积（F是[[实数域]]时，内积是一个正定、对称、非退化以及双线性形式）： 满足以下公理： 共轭对称； 这个设定蕴含着对于所有, 因为. (共轭也写成加星号：，如同共轭转臵。)
?对第一个元素是线性算子； 由前两条可以得到： 因此实际上是一个半双线性形式。 ?非负性： (这样就定义了对于所有。说明内积是从点积抽象而来。) ?非退化： 从V到对偶空间V*的映射：是同构映射。 在有限维的矢量空间中，只需要验证它是单射。 当且仅当。 因此，内积空间是一个Hermitian形式。 V满足可加性： 对所有的，， 如果F是实数域R那么共轭对称性质就是对称性。 共轭双线性变成了一般的双线性。 备注。多数数学家要求内积在第一个参数上是线性的而在第二个参数上是共轭线性的，本文接受这种约定。很多物理学家接受相反的约定。这种改变是非实质性的，但是相反的定义提供了与量子力学中的狄拉克符号更平滑的连接，现在也偶尔被数学家使用。某些作者接受约定 < , > 在第一个分量是线性的而 < | > 在第二个分量上是线性的，尽管不普遍。 选择R或C作为内积空间的基域是有原因的。首先，这个域要包含一个有序关系的子域，否则就无法谈论“非负性”，因此它的特征必须是零。这样就排除了所有的有限域。基础域必须有额外的结构，比如有显著的自同构。 在某些情况下，必须考虑非负半定半双线性形式。这意味着
泛函分析第4章-内积空间
泛函分析第4章-内积空间
第四章 内积空间 在第三章中，我们把n 维Euclid 空间n R 中的向量的模长推广到一般线性空间中去，得到了赋范线性空间的概念。但在n R 中可以通过两个向量的夹角讨论向量与方向的问题。这对仅有模长概念的赋范线性空间是做不到的。我们知道，n R 中向量的夹角是通过向量的内积描述的，因此在本章我们引入了一般的内积空间的概念。 4.1 内积空间的基本概念 首先回忆几何空间3R 中向量内积的概念。设123(,,)x t t t =，123(,,)y s s s R =∈，设x 与y 夹角为?，由解析几何知识可得 112233 cos t s t s t s x y ?++= ? 其中， 13 22 1 () k k x t ==∑， 13 2 2 1 ()k k y s ==∑ 令3 1 ,k k k x y t s ==∑，称为x 与y 的内积，不难证明它有如下性质： （1）3,0,,,0;x y x R x x x θ≥?∈=?=且 （2）3,,,,;x y y x x y R =?∈ （3）3121212,,,,,,;x x y x y x y x x y R +=+?∈ （4）3,,,,,.x y x y R x y R λλλ=?∈?∈ 注：由定义可得x = 内积我们可以讨论如向量的直交及投影等重要几何问题。 现在我们引入一般的内积空间的概念。 【定义 4.1】 设X 为数域F 上线性空间，若对任两个元素（向量）x ，y X ∈，有惟一F 中数与之对应，记为,x y ，并且满足如下性质： （1）,0,,,0;x y x X x x x θ≥?∈=?=且 （2）,,,,;x y y x x y X =?∈
内积空间的基本概念
Hilbert 空间 一 内积空间的基本概念 设H 是域K 上的线性空间，对任意H y ,x ∈，有一个中K 数 ),(y x 与之对应，使得对任意H z ,y ,x ∈；K ∈α满足 1） 0)y ,x (≥；)y ,x (＝0，当且仅当 0x =； 2） )y ,x (＝_ __________)x ,y (； 3） )y ,x ()y ,x (αα=； 4） )z ,y x (+＝)z ,x (＋)z ,y (； 称)(,是H 上的一个内积，H 上定义了内积称为内积空间。 定理1.1设H 是内积空间，则对任意H y x ∈,有： |)y ,x (|2 )y ,y )(x ,x (≤。 设H 是内积空间，对任意H x ∈，命 ),(||||x x x = 则||||?是H 上的一个范数。 例 设H 是区间],[b a 上所有复值连续函数全体构成的线性空间，对任意H y x ∈,，定义 dt t y t x y x b a ?=________ )()(),( 则与],[2b a L 类似，), (y x 是一个内积，由内积产生的范数为 2 12 ) |)(|(||||?=b a dt t x x 上一个内积介不是Hilbert 空间。
1.2 设H 是内积空间，则内积),(y x 是y x ,的连续 函数，即时x x n →，y y n →，),(),(y x y x n n →。 定理1.3 设H 是内积空间，对任意H y x ∈,，有以下关系式成立， 1） 平行四边形法则： 2 || ||y x +＋2 || ||y x -＝2)||||||(||2 2 y x +； 2） 极化恒等式： ),(y x ＝4 1 （2 || ||y x +－ 2 || ||y x -＋ 2 || ||iy x i +－ )||||2 iy x i - 定理1.4 设X 是赋范空间，如果范数满足平行四边形法则，则可在X 中定义一个内积，使得由它产生的范数正是X 中原来的范数。 二 正交性，正交系 1 正交性 设H 是内积空间，H y x ∈,，如果0),(=y x ，称x 与y 正交，记为y x ⊥。 设M 是H 的任意子集，如果H x ∈与M 中每一元正交，称x 与M 正交，记为M x ⊥；如果N M ,是H 中两个子集， 对于任意 ,M x ∈,N y ∈y x ⊥，称M 与 N 正交，记 N M ⊥。设M 是H 的子集，所有H 中与M 正交的元的全体