1.2.6. Теорема (о норме )
Величина, определенная равенством , является нормой.
? Докажем для (для доказательство аналогично).
Проверим свойства нормы (1.2.1) учитывая, что для они проверены.
1) Пусть , т.е. . Тогда хотя бы одно из чисел и больше нуля. Если , то по теореме 1.2.4 (1) . Если , то по той же теореме , т.е. . Таким образом, в любом случае .
Пусть обратно, . Тогда по теореме 1.2.4 (1) , значит, .
Доказано, что . Далее очевидно.
2) При равенство очевидно: и .
Пусть . Тогда то по теореме 1.2.4 (2) , , а согласно замечанию 1.2.5 . Поэтому и . Значит, и, т.е. . (3)
Обратно, по доказанному для . (4)
Из неравенств (3) и (4) получаем .
3) По теореме 1.2.4 (3) , , а согласно замечанию 1.2.5 и . Поэтому и , значит, , т.е.
. ■
Таким образом, пространство с нормой является нормированным пространством.
Расстоянием между точками является число
.
Замечание. Функции, близкие по норме пространства , могут сильно отличаться по норме пространства . Например, функции и обе принадлежат
и пространству и пространству (при любых (возьмем )). По норме : |
. По норме .
Но , так что . С возрастанием функция становится сколь угодно близкой к функции по норме , т.к. , тогда как всегда отстоит от неё на расстояние по норме .