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Lexikon der Mathematik: Äquivalenz von Metriken

Begriff für die topologische Gleichwertigkeit zweier Metriken auf der gleichen Grundmenge.

Ist X eine Menge und sind d 1 und d 2 Metriken auf der Menge X, so heißt d 1 stärker als d 2, falls jede Folge (xn), die in X bezüglich d 1 gegen ein xX konvergiert, auch bezüglich d 2 gegen x konvergiert. In diesem Fall heißt d 2 schwächer als d 1.

Falls d 1 sowohl schwächer als auch stärker als d 2 ist, nennt man die Metriken äquivalent.

In diesem Fall haben also beide Metriken die gleichen konvergenten Folgen. Dies ist gleichbedeutend damit, daß für jedes xX jede bezüglich d 2 offene Kugel um x eine bezüglich d 1 offene Kugel um x enthält und umgekehrt.

Da es zu jeder Metrik d 1 eine äquivalente Metrik \begin{eqnarray}{d}_{2}(x,y)=\frac{{d}_{1}(x,y)}{1+{d}_{1}(x,y)}\end{eqnarray}

gibt, für die gilt \begin{eqnarray}{d}_{2}(x,y)\le 1,\end{eqnarray}

kann man die Äquivalenz von Metriken nicht mit Hilfe einer Abschätzung zwischen d 1 und d 2 beschreiben.

Beispiel: Ist X = ℝ n, so sind die drei Metriken \begin{eqnarray}{d}_{1}(x,y) & = & \sqrt{{({x}_{1}-{y}_{1})}^{2}+\cdots +{({x}_{n}-{y}_{n})}^{2},}\\ {d}_{2}(x,y) & = & \max \{|{x}_{1}-{y}_{1}|,\ldots, |{x}_{n}-{y}_{n}|\},\text{und}\\ {d}_{3}(x,y) & = & \displaystyle \sum _{i=1}^{n}|{x}_{i}-{y}_{i}|\end{eqnarray}

äquivalent.

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  • Die Autoren
- Prof. Dr. Guido Walz

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