2. Определение линейного пространства.
В п. 1 приведен пример множества (множество
всех двумерных векторов), для элементов которого можно ввести операции сложения и умножения на числа так, что выполняются многие обычные законы алгебры.
Можно привести большое число других примеров множеств, обладающих такими же свойствами: они встретятся в этой и последующих главах. Ввиду большой важности множеств с введенными над их элементами операциями сложения и умножения на числа как в теоретической, так и прикладной математике, эти множества, называемые линейными, или векторными, пространствами, стали самостоятельным объектом изучения. Дадим точное определение.
Определение. Множество
называется линейным, или векторным, пространством, если:
а) для любых двух элементов х и у этого множества определена их сумма
также являющаяся элементом множества
б) для любого вещественного числа а и любого элемента х множества
определено произведение
также являющееся элементом этого множества;
в) эти операции сложения и умножения на числа удовлетворяют следующим условиям (аксиомам):
Здесь х, у и z — элементы пространства
вещественные числа.
Элементы линейного (векторного) пространства будем называть векторами.