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feat(geometria): aggiunge la disuguaglianza triangolare
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+44
-3
@@ -350,7 +350,7 @@
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\end{remark}
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\begin{note}
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D'ora in poi, nel corso del documento, s'intenderà per $\varphi$ un prodotto scalare (o eventualmente hermitiano) di $V$.
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D'ora in poi, nel corso del documento, s'intenderà per $\varphi$ un prodotto scalare (o eventualmente hermitiano) non degenere di $V$.
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\end{note}
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\begin{definition} (operatori simmetrici)
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@@ -586,10 +586,51 @@
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Se $\w = \vec 0$, la disuguaglianza di Cauchy-Schwarz è già dimostrata. Altrimenti, è sufficiente
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dividere per $\norm{\w}^2$ (dal momento che $\w \neq \vec 0 \iff \norm{\w} \neq 0$) per ottenere
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la tesi.
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la tesi. Come prima, is osserva che l'uguaglianza si ottiene se e solo se $\v$ e $\w$ sono
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linearmente dipendenti.
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\end{proof}
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\begin{proposition} (disuguaglianza triangolare)
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$\norm{\v + \w} \leq \norm{\v} + \norm{\w}$.
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\end{proposition}
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\begin{proof}
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Si osserva che $\norm{\v + \w}^2 = \norm{\v}^2 + \varphi(\v, \w) + \varphi(\w, \v) + \norm{\w}^2$.
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Se $\varphi$ è il prodotto scalare standard, si ricava che:
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\[ \norm{\v + \w}^2 = \norm{\v}^2 + 2 \varphi(\v, \w) + \norm{\w}^2
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\leq \norm{\v}^2 + 2 \norm{\v} \norm{\w} + \norm{\w}^2 =
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(\norm{\v} + \norm{\w})^2,\]
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dove si è utilizzata la disuguaglianza di Cauchy-Schwarz. Da quest'ultima disuguaglianza si ricava, prendendo la radice quadrata, la disuguaglianza
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desiderata. \\
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Se invece $\varphi$ è il prodotto hermitiano standard, $\norm{\v + \w}^2 = \norm{\v}^2 + 2 \, \Re(\varphi(\v, \w)) + \norm{\w}^2 \leq \norm{\v}^2 + 2 \abs{\varphi(\v, \w)} + \norm{\w}^2$. Allora, riapplicando
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la disuguaglianza di Cauchy-Schwarz, si ottiene che:
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\[ \norm{\v + \w}^2 \leq (\norm{\v} + \norm{\w})^2, \]
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da cui, come prima, si ottiene la disuguaglianza desiderata.
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\end{proof}
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\begin{remark}
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Utilizzando il concetto di norma euclidea, si possono ricavare due teoremi fondamentali della geometria,
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e già noti dalla geometria euclidea. \\
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\li Se $\v \perp \w$, allora $\norm{\v + \w}^2 = \norm{\v}^2 + \overbrace{(\varphi(\v, \w) + \varphi(\w, \v))}^{=\,0} + \norm{\w}^2 = \norm{\v}^2 + \norm{\w}^2$ (teorema di Pitagora), \\
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\li Se $\norm{\v} = \norm{\w}$ e $\varphi$ è un prodotto scalare, allora $\varphi(\v + \w, \v - \w) = \norm{\v}^2 - \varphi(\v, \w) + \varphi(\w, \v) - \norm{\w}^2 = \norm{\v}^2 - \norm{\w}^2 = 0$, e quindi
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$\v + \w \perp \v - \w$ (le diagonali di un rombo sono ortogonali tra loro).
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\end{remark}
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\begin{remark}
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Sia $\basis = \{ \vv 1, \ldots, \vv n \}$ è una base ortogonale di $V$ per $\varphi$. \\
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\li Se $\v = a_1 \vv 1 + \ldots + a_n \vv n$, con $a_1$, ..., $a_n \in \KK$, si osserva
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che $\varphi(\v, \vv i) = a_i \varphi(\vv i, \vv i)$. Quindi $\v = \sum_{i=1}^n \frac{\varphi(\v, \vv i)}{\varphi(\vv i, \vv i)} \, \vv i$. In particolare, $\frac{\varphi(\v, \vv i)}{\varphi(\vv i, \vv i)}$ è
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detto \textbf{coefficiente di Fourier} di $\v$ rispetto a $\vv i$. Se $\basis$ è ortonormale,
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$\v = \sum_{i=1}^n \varphi(\v, \vv i) \, \vv i$. \\
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\li Quindi $\norm{\v}^2 = \varphi(\v, \v) = \sum_{i=1}^n \frac{\varphi(\v, \vv i)^2}{\varphi(\vv i, \vv i)}$. In
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particolare, se $\basis$ è ortonormale, $\norm{\v}^2 = \sum_{i=1}^n \varphi(\v, \vv i)^2$. In tal caso,
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si può esprimere la disuguaglianza di Bessel: $\norm{\v}^2 \geq \sum_{i=1}^k \varphi(\v, \vv i)^2$ per $k \leq n$.
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\end{remark}
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\end{document}
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