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数学代写|拓扑学代写Topology代考|THE DEFINITION AND SOME SIMPLE PROPERTIES
The Banach spaces studied in the previous chapter are little more than linear spaces provided with a reasonable notion of the length of a vector. The main geometric concept missing in an abstract space of this type is that of the angle between two vectors. The theory of Hilbert spaces does not hinge on angles in general, but rather on some means of telling when two vectors are orthogonal.
In order to see how to introduce this concept, we begin by considering the three-dimensional Euclidean space $R^3$. A vector in $R^3$ is of course an ordered triple $x=\left(x_1, x_2, x_3\right)$ of real numbers, and its norm is defined by
$$
|x|=\left(\left|x_1\right|^2+\left|x_2\right|^2+\left|x_3\right|^2\right)^{16} .
$$
In elementary vector algebra, the inner product of $x$ and another vector $y=\left(y_1, y_2, y_3\right)$ is defined by
$$
(x, y)=x_1 y_1+x_2 y_2+x_3 y_3,{ }^1
$$
and this inner product is related to the norm by
$$
(x, x)=|x|^2 .
$$
We assume that the reader is familiar with the equation
$$
(x, y)=|x||y| \cos \theta,
$$
where $\theta$ is the angle between $x$ and $y$, and also with the fact that $x$ and $y$ are orthogonal precisely when $(x, y)=0$.
Most of these ideas can readily be adapted to the three-dimensional unitary space $C^3$. For any two vectors $x=\left(x_1, x_2, x_3\right)$ and $y=\left(y_1, y_2, y_3\right)$ in this space, we define their inner product by
$$
(x, y)=x_1 \bar{y}_1+x_2 \bar{y}_2+x_3 \bar{y}_3
$$
数学代写|拓扑学代写Topology代考|ORTHOGONAL COMPLEMENTS
Two vectors $x$ and $y$ in a Hilbert space $H$ are said to be orthogonal (written $x \perp y$ ) if $(x, y)=0$. The symbol $\perp$ is of ten pronounced “perp.” Since $\overline{(x, y)}=(y, x)$, we have $x \perp y \Leftrightarrow y \perp x$. It is also clear that $x \perp 0$ for every $x$, and $(x, x)=|x|^2$ shows that 0 is the only vector orthogonal to itself. One of the simplest geometric facts about orthogonal vectors is the Pythagorean theorem:
$$
x \perp y \Rightarrow|x+y|^2=|x-y|^2=|x|^2+|y|^2 .
$$
A vector $x$ is said to be orthogonal to a non-empty set $S$ (written $x \perp S$ ) if $x \perp y$ for every $y$ in $S$, and the orthogonal complement of $S$-denoted by $S^{\perp}$-is the set of all vectors orthogonal to $S$. The following statements are easy consequences of the definition:
$$
\begin{gathered}
{0} \perp=H ; H \perp={0} ; \
S \cap H^{\perp} \subseteq{0} ; \
S_1 \subseteq S_2 \Rightarrow S_1 \perp \supseteq S_2 ;
\end{gathered}
$$
$S^{\perp}$ is a closed linear subspace of $H$.
It is customary to write $\left(S^{\perp}\right)^{\perp}$ in the form $S^{\perp \perp}$. Clearly, $S \subseteq S \perp \perp$. Let $M$ be a closed linear subspace of $H$. We know that $M \perp$ is also a closed linear subspace, and that $M$ and $M \perp$ are disjoint in the sense that they have only the zero vector in common. Our aim in this section is to prove that $H=M \oplus M \perp$, and each of our theorems is a step in this direction.

拓扑学代考
数学代写|拓扑学代写Topology代考|THE DEFINITION AND SOME SIMPLE PROPERTIES
前一章研究的 Banach 空间只不过是提供了一个合理的向量长度概念的线性空间。这种 类型的抽象空间中缺少的主要几何概念是两个向量之间的角度。希尔伯特空间的理论般不依赖于角度,而是依赖于一些判断两个向量何时正交的方法。
为了了解如何引入这个概念,我们首先考虑三维欧几里得空间 $R^3$.一个向量 $R^3$ 当然是 有序的三元组 $x=\left(x_1, x_2, x_3\right)$ 的实数,其范数定义为
$$
|x|=\left(\left|x_1\right|^2+\left|x_2\right|^2+\left|x_3\right|^2\right)^{16}
$$
在初等向量代数中,内积为 $x$ 和另一个向量 $y=\left(y_1, y_2, y_3\right)$ 由定义
$$
(x, y)=x_1 y_1+x_2 y_2+x_3 y_3,{ }^1
$$
这个内积与标准相关
$$
(x, x)=|x|^2
$$
我们假设读者熟悉方程式
$$
(x, y)=|x||y| \cos \theta
$$
在哪里 $\theta$ 是之间的角度 $x$ 和 $y$, 还有一个事实是 $x$ 和 $y$ 恰好是正交的 $(x, y)=0$.
这些想法中的大多数都可以很容易地适应二维西空间 $C^3$. 对于任意两个向量 $x=\left(x_1, x_2, x_3\right)$ 和 $y=\left(y_1, y_2, y_3\right)$ 在这个空间中,我们通过以下方式定义它们的内 积
$$
(x, y)=x_1 \bar{y}_1+x_2 \bar{y}_2+x_3 \bar{y}_3
$$
数学代写|拓扑学代写Topology代考|ORTHOGONAL COMPLEMENTS
两个向量 $x$ 和 $y$ 在希尔伯特空间 $H$ 据说是正交的 (写 $x \perp y$ ) 如果 $(x, y)=0$. 符号上有 十个发音为”perp”。自从 $\overline{(x, y)}=(y, x)$ ,我们有 $x \perp y \Leftrightarrow y \perp x$. 也很清楚 $x \perp 0$ 每 一个 $x$ ,和 $(x, x)=|x|^2$ 表明 0 是唯一正交于自身的向量。关于正交向量的最简单的 几何事实之一是毕达哥拉斯定理:
$$
x \perp y \Rightarrow|x+y|^2=|x-y|^2=|x|^2+|y|^2 .
$$
向量 $x$ 被称为与非空集正交 $S$ (书面 $x \perp S$ ) 如果 $x \perp y$ 每一个 $y$ 在 $S$, 和正交补 $S$-表示 为 $S^{\perp}$ – 是正交于的所有向量的集合 $S$. 以下陈述是定义的简单结果:
$$
0 \perp=H ; H \perp=0 ; S \cap H^{\perp} \subseteq 0 ; S_1 \subseteq S_2 \Rightarrow S_1 \perp \supseteq S_2 ;
$$
$S^{\perp}$ 是一个封闭的线性子空间 $H$.
习惯上写 $\left(S^{\perp}\right)^{\perp}$ 在形式 $S^{\perp \perp}$. 清楚地, $S \subseteq S \perp \perp$. 让 $M$ 是一个封闭的线性子空间 $H$. 我们知道 $M \perp$ 也是一个封闭的线性子空间,并且 $M$ 和 $M \perp$ 在它们仅具有共同的零向 量的意义上是不相交的。我们在本节中的目的是证明 $H=M \oplus M \perp$ ,我们的每一个 定理都是朝这个方向迈出的一步。

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