【一.向量范数的几何直观理解】
\quad我们知道,一个函数:f:Rn↦Rf:R^n\mapsto Rf:Rn↦R 被称为RnR^nRn空间的一个范数,如果它满足以下三条性质:(以下以∥⋅∥\left\|\cdot\right\|∥⋅∥来代表这个函数)
\quad(1)正定性:∥x∥≥0,∀x∈Rn\left\|x\right\|\geq0,\forall x\in R^n∥x∥≥0,∀x∈Rn,且:∥x∥=0⟺x=0;\left\|x\right\|=0\Longleftrightarrow x=0;∥x∥=0⟺x=0;
\quad(2)齐次性:∥cx∥=∣c∣⋅∥x∥,∀x∈Rn,c∈R;\left\|cx\right\|=|c|\cdot\left\|x\right\|,\forall x\in R^n,c\in R;∥cx∥=∣c∣⋅∥x∥,∀x∈Rn,c∈R;
\quad(3)三角不等式:∥x+y∥≤∥x∥+∥y∥,∀x,y∈Rn;\left\|x+y\right\|\leq\left\|x\right\|+\left\|y\right\|,\forall x,y\in R^n;∥x+y∥≤∥x∥+∥y∥,∀x,y∈Rn;
\quad接下来,我们将从几何角度理解范数:首先,在有一个范数的情况下,我们可以在RnR^nRn空间中画出一个单位球S≜{
x∣x∈Rn,∥x∥≤1}S\triangleq \{x|x\in R^n,\left\|x\right\|\leq1\}S≜{
x∣x∈Rn,∥x∥≤1}.为了有一个简单的直观理解,我们给出二维情形下,几个常见范数的单位球图像:
\quad这个单位球显然有以下几个性质:
\quad(1)关于原点对称,即∀x∈S,\forall x\in S,∀x∈S,均有−x∈S;-x\in S;−x∈S;
\quad