3.1 Vektorräume
Allgemeine Definition
Ein Vektorraum ist eine algebraische Struktur. Vektorräume bilden den zentralen Untersuchungsgegenstand der linearen Algebra.
Die Elemente eines Vektorraums heißen Vektoren. Sie können addiert oder mit Skalaren (Zahlen) multipliziert werden.
Das Ergebnis ist wieder ein Vektor desselben Vektorraums.
Definition
Sei
- Vektoraddition:
- Skalarmultiplikation:
Die Menge
- Eine Menge
mit Elementen (Vektoren) - Ein Körper
mit Elementen (Skalare) Vektoraddition
Die Menge
ist eine abelsche Gruppe: - Assoziativität:
- Kommutativität:
- Neutrales Element: Es existiert ein Nullvektor
, sodass - Inverses Element: Für jedes
existiert ein mit
- Assoziativität:
Skalarmultiplikation
Für
gilt: - Assoziativität:
- Distributivität über die Vektoraddition:
- Distributivität über die Skalarmultiplikation:
- Neutrales Skalar:
- Assoziativität:
Beispiel: Der Vektorraum der -Tupel
Sei
mit den Verknüpfungen:
- Vektoraddition für
:
- Skalarmultiplikation für
und :
Dieser Vektorraum ist ein
gegeben ist.
- Falls
, so nennt man den Standardvektorraum.