圖像處理中的數(shù)學(xué)原理詳解11——線性空間

　　2.3 泛函與抽象空間

　　牛頓說：“把簡單的問題看得復(fù)雜，可以發(fā)現(xiàn)新領(lǐng)域;把復(fù)雜的問題看得簡單，可以發(fā)現(xiàn)新規(guī)律。”而從歷史的角度來看，一個(gè)學(xué)科的發(fā)展也亦是如此。隨著學(xué)科的發(fā)展，最開始的一個(gè)主干方向會(huì)不斷衍生出各自相對(duì)獨(dú)立的分支，這也就是所謂“把簡單的問題看得復(fù)雜”的過程。然而，一旦學(xué)科發(fā)展到一定程度之后，某些分支學(xué)科又開始被抽象綜合起來，這也就是所謂“把復(fù)雜的問題看得簡單”的過程。例如，在很長一段時(shí)間里，物理學(xué)家們都把電和磁看成是兩種獨(dú)立的物理現(xiàn)象在研究，當(dāng)學(xué)科研究積累到一定程度時(shí)，麥克斯韋就創(chuàng)立了電磁學(xué)從而完成了物理學(xué)中的一次大綜合。而在數(shù)學(xué)發(fā)展的歷史中，幾何與代數(shù)也曾經(jīng)在很長的一段時(shí)間里是彼此獨(dú)立的。直到笛卡爾引入了直角坐標(biāo)系的概念之后，人們才開始建立了一種代數(shù)與幾何之間的聯(lián)系，也就是所謂的解析幾何。泛函分析也是對(duì)以往許多數(shù)學(xué)問題或者領(lǐng)域進(jìn)行高度抽象和綜合的結(jié)果，其主要研究對(duì)象之一是抽象空間。其實(shí)在學(xué)習(xí)線性代數(shù)的過程中，讀者已經(jīng)建立了一種從矩陣到線性方程組之間的一種聯(lián)系。而在泛函分析中，實(shí)數(shù)系、矩陣、多項(xiàng)式以及函數(shù)族這些看似關(guān)聯(lián)不大的概念都可以抽成空間。由于泛函分析是一門比較晦澀抽象的學(xué)問，讀者應(yīng)該注意聯(lián)系以往學(xué)習(xí)中比較熟悉的一些已知的、具體的概念，從而幫助自己理解那些全新的、抽象的概念。此外，需要說明的是本部分內(nèi)容的重點(diǎn)在于有關(guān)定義或者概念的介紹，希望讀者能夠努力領(lǐng)會(huì)這些定義或者概念。

　　2.3.1 線性空間