极化恒等式
用范数表示内积的公式
极化恒等式(英文:polarization identity)是联系
点积
与
范数
的一个重要的等式,是用范数表示内积的公式。极化恒等式在几何上的意义是
向量
的数量积可以表示成以这组向量为邻边的
平行四边形
的“和
对角线
”与“差对角线”的平方差的四分之一。
设H是
内积空间
,是由内积导出的范数,下列等式和常被称为极化恒等式:当H是实空间时,;当H是复空间时,。
此外,极化恒等式在有关数量积的最值问题、求值问题、范围问题、长度或面积问题以及综合问题的处理上具有广泛的作用。
定义
当是
内积空间
,是由内积所导出的
范数
时,内积也可以用范数来表达。当是实内积空间时
当是复内积空间时
这两个等式可以直接从内积的定义导出。等式(1)和(2)称为极化恒等式。
相关定理
Aldaz(2009)给出了如下有意义的结果。
定理1
设是复
内积空间
,对任意非零
向量
,有
特别地,当是实内积空间时,
证明:由极化恒等式(2)得到
以分别代替和,并展开右端第一项即可得到式(3)和式(4),式(5)的证明是类似的。证毕。
在
定理
1条件下,成立恒等关系
定理2
设是复
内积空间
,对任意非零
向量
,有
证明:不妨假设是
单位向量
,由式(3)知,
等号成立当且仅当存在使得,证毕。
由式(6)容易得到GBS
不等式
。
参考资料
..2024-02-02
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概述
定义
相关定理
定理1
定理2
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