R als Q-Vektorraum?

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So einfach ist es nicht. Eine

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Basis_(Vektorraum)

ermöglicht die Darstellung jedes Elements des Vektorraums mittels einer endlichen Linearkombination. D.h. konvergente Folgen von Vektoren sind nicht erlaubt. Da wir aber ein Erzeugendensystem haben (nämlich R selbst) garantiert das Zornsche Lemma (oder der Basisatz oder das Auswahlaxiom; die sind alle und noch mehr äquivalent) auch die Existenz eines minimalen Erzeugendensystems, sprich einer Basis. Diese dürfte tatsächlich unendlichdimensional (ich schätze sogar überabzählbar) sein, da sie ja eine endliche Kontruktionsvorschrift für beliebige transzendente Zahlen ermöglichen muss.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Dipl.Math.

DerRoll  16.09.2020, 14:43

Nachtrag: wenn du den Artikel vollständig durchliest, wirst du auch auf Hilberträume und deren Basen stossen. Es gilt

Bei einem unendlichdimensionalen, vollständigen reellen oder komplexen Skalarproduktraum (speziell also in einem unendlichdimensionalen Hilbertraum) ist eine Schauderbasis nie eine Hamelbasis und umgekehrt. Im unendlichdimensionalen Fall lässt sich eine Hamelbasis häufig nicht einmal orthonormieren.

Eine Schauderbasis ist eine Basis im Hilbertraum, die unendliche Linearkombinationen zulässt. Eine Hamelbasis ist die übliche Vektorraumbasis.

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MagicalGrill  16.09.2020, 14:49

In der Tat müsste eine solche Basis überabzählbar sein. Das lässt sich durch relativ elementare kombinatorische Argumente zeigen:

Wie du bereits erwähnt hast, kann eine Linearkombination nur endlich viele Elemente der Basis verwenden. Nehmen wir an, die Basis wäre abzählbar. Dann gibt es auch nur abzählbar viele endliche Teilmengen dieser Basis.

Für jede endliche Teilmenge können wir nun abzählbar viele Linearkombinationen bilden (im Wesentlichen |Q|^n Linearkombinationen, wenn die Teilmenge n Elemente hat. Aber |Q|^n = |Q|).

Das heißt, die Menge aller Linearkombinationen wäre eine abzählbare Vereinigung abzählbarer Mengen und somit abzählbar. Aber die Menge aller Linearkombinationen muss ja ganz R sein, was nicht abzählbar ist.

Überabzählbare Basen sind i.d.R. nicht sehr gut zu handhaben. Tatsächlich kann man für den Q-Vektorraum R keine Basis einfach so hinschreiben, weil deren Existenz wirklich nur durch das Auswahlaxiom garantiert wird.

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xam193 
Fragesteller
 16.09.2020, 14:59

Okay super Danke!

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