Аксиомы линейного пространства
Линейным (векторным) пространством называется множество произвольных элементов, называемых векторами, в котором определены операции сложения векторов и умножения вектора на число, т.е. любым двум векторам
и
поставлен в соответствие вектор
, называемый суммой векторов
и
, любому вектору
и любому числу
из поля действительных чисел
поставлен в соответствие вектор
, называемый произведением вектора
на число
; так что выполняются следующие условия:
1. (коммутативность сложения);
2. (ассоциативность сложения);
3. существует такой элемент , называемый нулевым вектором, что
;
4. для каждого вектора существует такой вектор
, называемый противоположным вектору
, что
;
5. ;
6. ;
7. ;
8. .
Условия 1-8 называются аксиомами линейного пространства. Знак равенства, поставленный между векторами, означает, что в левой и правой частях равенства представлен один и тот же элемент множества , такие векторы называются равными.
В определении линейного пространства операция умножения вектора на число введена для действительных чисел. Такое пространство называют линейным пространством над полем действительных (вещественных) чисел, или, короче, вещественным линейным пространством. Если в определении вместо поля действительных чисел взять поле комплексных чисел
, то получимлинейное пространство над полем комплексных чисел, или, короче, комплексное линейное пространство. В качестве числового поля можно выбрать и поле
рациональных чисел, при этом получим линейное пространство над полем рациональных чисел. Далее, если не оговорено противное, будут рассматриваться вещественные линейные пространства. В некоторых случаях для краткости будем говорить о пространстве, опуская слово линейное, так как все пространства, рассматриваемые ниже — линейные.