Der Euklidische Abstand
Mit Hilfe der Norm können wir den Abstand zweier Punkte einführen:
Definition (Abstand)
Wir setzen für alle v, w ∈ ℝn:
d(v, w) = ∥ v − w ∥
Die reelle Zahl d(v, w) heißt der Euklidische Abstand von v und w.
Das „d“ steht hier für für „Distanz“ oder „distance“. Nach Definition gilt für alle n ≥ 1 und alle v, w ∈ ℝn:
d(v, 0) = ∥v∥, d(v, w) =
Weiter gilt:
Satz (Eigenschaften des Abstands)
Für alle v, w, u ∈ ℝn gilt:
(a) | d(v, w) = 0 genau dann, wenn v = w |
(b) | d(v, w) = d(w, v)(Symmetrie) |
(c) | d(v, u) ≤ d(v, w) + d(w, u)(Dreiecksungleichung) |
Beweis
Seien v, w, u ∈ ℝn beliebig.
zu (a): Es gilt die folgende Äquivalenzenkette:
d(v, w) = 0 | genau dann, wenn ∥ v − w ∥ = 0 |
genau dann, wenn v − w = 0 genau dann, wenn v = w. |
zu (b): Es gilt
d(v, w) = ∥ v − w ∥ = ∥ w − v ∥ = d(w, v).
zu (c): Nach der Dreiecksungleichung für die Norm gilt
d(v, u) | = ∥ v − u ∥ = ∥ v + 0 − u ∥ |
= ∥ v + (−w + w) − u ∥ | |
= ∥(v − w) + (w − u) ∥ | |
≤ ∥ v − w ∥ + ∥ w − u ∥ = d(v, w) + d(w, u). |