內積空間與伴隨算子
等距
等距是保持距離的映射:||T u - T v|| = ||u - v|| 對一切 u, v 成立。對線性映射,這與保持範數 ||T v|| = ||v|| 相同,因為 T(u - v) = T u - T v。它移動空間卻不拉伸、不收縮、不撕裂——只旋轉與反射。
代數上,線性等距恰為 T^* T = I。這使 T 單射(它有左逆),並迫使它的行標準正交。由極化,保持範數會自動保持完整的內積,故等距亦保持角度,不只保持長度。
把等距與么正算子分開的關鍵微妙之處在於滿射性。T^* T = I 給出左逆,卻未必給出右逆。在有限維中,從 V 到 V 的線性單射自動是滿射,故一個自映射等距就是么正的。這種區別只在不同空間之間、或在無窮維中才顯現。
經典的無窮維反例是序列上的右移,(x_1, x_2, ...) -> (0, x_1, x_2, ...)。它保持每個範數(是等距,T^* T = I),卻漏掉了一切第一座標非零者,故非滿射且 T T^* != I。一個不是么正的等距,正是無窮維的標誌。
T^* T = I (isometry); T^* T = T T^* = I (unitary)
等距僅有左逆;再要求右逆便把它升級為么正算子。
口號:等距 = 么正的一半。T^* T = I 總成立;T T^* = I 僅當還滿射。在有限維中兩半免費同時具備;在無窮維中它們分道揚鑣。
又稱
另見