欧氏空间

欧氏空间,即欧几里得空间(Euclidean Space)。这里,欧几里得这个定语起源于古希腊时期的欧几里得几何[1],而欧几里得几何是指满足欧几里得的5条几何公理的一维二维几何。
欧几里得平面几何的五条公理(公设)是:
1.从一点向另一点可以引一条直线。
2.任意线段能无限延伸成一条直线。
3.给定任意线段,可以以其一个端点作为圆心,该线段作为半径作一个圆。
4.所有直角都相等。
5.若两条直线都与第三条直线相交,并且在同一边的内角之和小于两个直角,则这两条直线在这一边必定相交。

直到19世纪,瑞士数学家路德维希·施莱夫利(Ludwig Schläfli)把欧几里得平面几何发展到了三维和更高维的几何。今天,他的工作已经被广泛接受,以至于他的名字都不被人们熟知了[2]。

最早在数学上使用空间的概念是在古希腊时期,那时的空间就是现实物理世界的一个抽象,其性质由欧几里得平面几何的几条公理引出。近现代数学里,空间是满足某些特定条件的集合,数学家用这些条件构造了他们想要的结构。例如,线性空间的八条公理就是构造了一种可以“‘直’地放缩,旋转”的集合。

严格的欧氏空间,是仿射空间的扩展,也就是在仿射空间上加上内积的概念。仿射空间可以理解为不指定原点,且有平移变换的线性空间,而有了内积,就定义了距离,长度和角度,也就有了度量,因此,欧氏空间可以理解为增加了度量和平移变换的线性空间。但在一般的使用场景,我们一般说的欧氏空间是指标准欧氏空间,也就是指定原点并且座标轴正交的具有向量内积性质的\(R^n\)线性空间。

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