度量空间在数学中是指一个集合,并且该集合中的任意元素之间的距离是可定义的。
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如果对于集合的元素,定义任何两个元素之间有距离,那么这个集合就是度量空间。这个距离的具体定义是:距离是一个实函数,其自变量就是集合中的任意两个元素,那么这个实函数定义的时候并不给出具体公式,而是给出实函数满足的性质,就是非负性,三角不等式,两个元素相等的时候,距离为0,也就这3个性质。
只要满足上面3个性质的任何实函数都是度量空间的距离,因此定义不同的距离,对应不同的度量空间。我们特别关注三角不等式 。可以看出任何距离都是两个元素的实函数,至于这些元素具体是什么,并不考虑;其次这个不等式对于集合中的任何两个元素都成立。还有一个特别指出,一旦集合中定义了距离就是度量空间了,而一旦是度量空间,那么其中的元素名称升级了,可以称为点了,而度量空间中一些元素的集合称为点集,这样一来,怎么感觉度量空间是从实数直线衍生出来的呢?直线上的点集和度量空间的点集类似啊!的确如此,就这么来的,其实实数直线不就是定义了距离的实数集合嘛!下面我们看看赋范线性空间。(链接:https://zhuanlan.zhihu.com/p/42381836)
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距离则是用于表示两个物体间的远近,是存在于两个物体之间的一种关系,我们就可以对集合中的每一对元素指定一个数字,这个数字就代表两个物体之间的距离。需要注意的是,在现实生活中,距离都是有米、厘米之类的单位,而度量空间中则不存在这些单位,所有的距离都是实数。实际上,距离单位主要是提供了一个比较距离的基准,而实数中的1则天然的可以担当这个责任。最终,我们可以得到如下对度量空间的定义:
定义一:假设 是一个非空集合,而metric 是一个 的函数,且对于任意的 具有以下性质:
- ,当且仅当 时等号成立;
- ;
- 。
即是一个度量空间。
可以看到,第一点保证了任意两点之间的距离大于等于0,而第二点则保证两点之间的距离只有一个值,第三点则保证了三角形的两边之和大于等于第三条边。
https://zhuanlan.zhihu.com/p/50118911
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1.距离空间(度量空间)
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注意到这里有两个概念:n维欧几里得空间,度量
n维欧几里得空间:我们能直观地理解3维欧几里得空间,比如我们知道3维欧氏空间任何一点都能用一个3个实数组成的坐标表示。如果推广到n维上,就变成了每个点用n个实数的坐标表示。另外,3维欧几里得空间的度量(距离)也能推广到n维上。
度量:度量就是距离,但是空间本来没有距离。比如我构造一个空间A={题主,答主,回复者,知乎管理员},这个空间一开始就没有距离的概念。同样的,我们生活的3维空间一开始也没有距离的概念,每个点都可以看做孤立的点,整个空间可以看做这些点的集合。
那距离是什么呢?距离是人类加在空间上的一种关系:任意两个点映射到一个实数。任何满足条件的这种映射都可以叫距离(正定性,对称性,三角不等式)。比如对于刚才的空间A,我定义一个距离:同一个人距离等于0,不同人的距离等于1。这就构成了一个有距离的空间(度量空间)。A空间中,以题主为球心,半径为1的球面就是{答主,回复者,知乎管理员}
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