更新时间:2022-08-25 14:20
度量不变量(metric invariant)也称正交不变量,指在正交变换下保持不变的量。度量(metric)亦称距离函数,是度量空间中满足特定条件的特殊函数。两点之间的距离是基本的度量不变量,此外还包括两直线间的夹角、图形的面积等均是度量不变量。
度量(metric)亦称距离函数,是度量空间中满足特定条件的特殊函数,一般用d表示。度量空间也叫做距离空间,是一类特殊的拓扑空间。弗雷歇(Fréchet,M.R.)将欧几里得空间的距离概念抽象化,于1906年定义了度量空间。
在度量空间中,紧性、可数紧性、序列紧性、子集紧性是一致的。可分性、遗传可分性、第二可数性、林德勒夫性是一致的。度量空间必满足第一可数公理,是豪斯多夫空间,完全正规空间,仿紧空间。伪度量空间满足第一可数公理,但一般不是豪斯多夫空间。
在线性代数中,正交变换是线性变换的一种,它从实内积空间V映射到V自身,且保证变换前后内积不变。[1]
因为向量的模长与夹角都是用内积定义的,所以正交变换前后一对向量各自的模长和它们的夹角都不变。特别地,标准正交基经正交变换后仍为标准正交基。
在有限维空间中,正交变换在标准正交基下的矩阵表示为正交矩阵,其所有行和所有列也都各自构成V的一组标准正交基。因为正交矩阵的行列式只可能为+1或−1,故正交变换的行列式为+1或−1。行列式为+1和−1的正交变换分别称为第一类的(对应旋转变换)和第二类的(对应瑕旋转变换)。可见,欧几里得空间中的正交变换只包含旋转、反射及它们的组合(即瑕旋转)。
度量不变量(metric invariant)亦称正交不变量,是正交变换的一种特征,指在正交变换下保持不变的量。例如,两点之间的距离、两直线间的夹角、图形的面积等均是度量不变量。其中,两点之间的距离是最基本的度量不变量,其他度量不变量都可以由该不变量表示出来。
度量不变量就是用来“测量距离空间及其子集的尺子”。随着人们掌握的度量不变量越来越多,人们能够越来越精确地刻画与区分所研究对象的几何差别。常见的度量不变量很多,比如直径,面积,体积,覆盖半径,装填半径及各种宽度。
Gromov-Hausdorff距离是对通常的Hausdorff距离的一般化。Hausdorff距离是指同一距离空间中两个子集的距离,而Gromov-Hausdorff距离指的是两个距离空间之间的距离。后者直观上就是将两个距离空间放置到一个“更大”的距离空间时,寻找出一个最好的放置方式使得这两个距离空间的Husdorff距离最小,这样就定义了两个距离空间的距离。在所有由紧致距离空间构成的集合中,Gromov-Hausdorff距离确定的拓扑就是Gromov-Hausdorff拓扑。
那么这些度量不变量在Hausdorff拓扑以及Gromov-Hausdorff拓扑下的连续性或收敛性会是怎样的呢?
相关结论如下:
(1)对于有界的度量空间,直径函数在Gromov-Hausdorff拓扑下是连续的。进一步,半径函数,第一覆盖半径,第二装填半径在Gromov-Hausdorff拓扑下是连续的。
(2)对欧式空间R中的子集,第k个宽度函数和对R中的凸集,第(n一1)个平均宽度函数在Hausdorff距离下是连续的。
(3)道路长度函数关于道路一致收敛拓扑是下半连续的。