「ノルム= 0 」は 0 と同値. | かじきよし

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(2) については → こちら(0 のノルムは 0.)


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\usepackage{amssymb}

\pagestyle{empty}

\begin{document}

$\mathbb{C}:=\{ z\ |\ z \text{は複素数}\}$.

集合 $V$ において,和 $+$,内積 $\langle\ ,\ \rangle$ が定義されると,次が成り立つ:
\begin{itemize}
\item
 任意の $x,\ y\in V$ に対して,
\begin{align*}
x+y\in V.
\end{align*}
\item
 次をみたす $0\in V$ が存在する:
任意の $x\in V$ に対して,
\begin{align*}
x+0=0+x=x.
\end{align*}
\item
 任意の $x,\ y\in V$ に対して,
\begin{align*}
\langle x,\ y\rangle\in\mathbb{C}.
\end{align*}
\item
 任意の $x,\ y,\ z\in V$ に対して,
\begin{align*}
\langle x,\ y+z\rangle =\langle x,\ y\rangle +\langle x,\ z\rangle.
\end{align*}
\item
 任意の $x\in V$ に対して,
\begin{align*}
\langle x,\ x\rangle =0\ \Longrightarrow\ x=0. \tag{1}
\end{align*}
\end{itemize}

\bigskip

このとき,
\begin{align*}
\langle x,\ x\rangle =0 \Longleftrightarrow\ x=0.
\end{align*}

\bigskip

\noindent
(証明)
\begin{align*}
\langle 0,\ 0\rangle=0 \tag{2}
\end{align*}
より,
\begin{align*}
x=0\ \Longrightarrow\ \langle x,\ x\rangle=0.
\end{align*}

したがって,(1) より,
\begin{align*}
\langle x,\ x\rangle =0 \Longleftrightarrow\ x=0.
\end{align*}

\end{document}