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¿Cuál es la estructura mínima requerida para hablar de "direccionalidad" y "ángulos"?

Intuitivamente hablando, espacios vectoriales son intrínsecamente dotado de un concepto de "direccionalidad", ya que un vector es intuitivamente una flecha en alguna dirección.

Pero si no me equivoco, es necesario dotar el espacio vectorial con un producto interior realmente hablar de ángulos y la direccionalidad, pero no estoy seguro.

¿Cuál es el más general de la estructura en un conjunto que se formaliza la general idea intuitiva de "dirección"? (Estoy buscando algo análogo a cómo los espacios topológicos son la mayoría de la noción general de que formaliza la "cercanía" o "touchness").

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celtschk Puntos 13058

Todo espacio vectorial tiene el concepto de "dirección" en la forma de clases de equivalencia de vectores: Dos vectores no nulos apuntan en la misma dirección si son linealmente dependientes. Las instrucciones son entonces las clases de equivalencia de vectores no nulos. Vamos a llamarlos "proyectivas de las direcciones", porque esas clases de equivalencia son exactamente cómo el proyectiva del espacio construido.

Sin embargo, con esta definición, un vector que apunta en la misma dirección que su negativa, que no es bastante lo que comúnmente se considera a "la misma dirección".

Para ir más allá, necesitamos un espacio vectorial sobre un pedido de campo (como los números racionales, o los números reales). Entonces, podemos refinar la definición a decir que dos vectores apuntan en la misma dirección si son positivos múltiples de cada uno de los otros. De nuevo, las instrucciones son las clases de equivalencia de vectores. Dos de estos existen para cada proyectiva dirección, correspondiente a un vector y de su negativa. Llamamos a la dirección de $-v$ el opuesto de la dirección de $v$.

Sin embargo, nuestro direcciones todavía son independientes uno del otro, excepto por el concepto de dirección opuesta. Para ir un poco más allá, podemos asumir un espacio vectorial topológico, y mirar a la función que se asigna a cada vector a su dirección. Entonces podemos definir una topología en las instrucciones declarando simplemente que un conjunto de instrucciones está abierto iff la preimagen de este conjunto en el marco del mencionado función está abierto. Esto implica que el mapa de un vector a, su dirección es continua. En particular, si una secuencia de vectores converge a un vector específico, a continuación, la secuencia de sus direcciones converge al límite del vector de dirección. Esto claramente es una propiedad deseable.

Creo que este topológica del espacio de direcciones de los partidos de la mejor intuitivo concepto de "dirección", cuando no la introducción de ángulos. En particular, consideramos el valor exacto de los conceptos de "misma dirección" y "dirección opuesta", y "cerca de las direcciones" en el mismo sentido que "cerca de puntos" en general topológica del espacio.

Si desea definir un conjunto de direcciones sin hacer referencia a un espacio vectorial, las propiedades que puede formalizarse de la siguiente manera:

Una dirección de espacio topológico, espacio, junto con una continua bijection "opuesto", sin punto fijo, cuya composición se da la identidad de la función.

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MJD Puntos 37705

Esto no es una muy buena respuesta, pero hasta el momento es el único que se ofrecen. Un matroid es una especie de modelo general de la independencia, que se aplica a un gran número de situaciones. Uno de estos es que un espacio vectorial arbitrario puede ser interpretado como un matroid, con un conjunto de vectores "independiente" en el matroid sentido si y sólo si son linealmente independientes.

Creo que este es, probablemente, mucho más general de lo que se esperaba, ya que su comprensión de la direccionalidad es tan gruesa: que sólo puede decir cuando los vectores punto en la misma dirección. Pero tal vez sea de alguna utilidad.

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