Trojúhelníková nerovnost
Trojúhelníková nerovnost je matematická věta: V každém trojúhelníku platí, že součet délek kterýchkoliv dvou stran je vždy větší než délka strany třetí.[1] Obecněji to znamená, že cesta z A do B a pak do C není kratší než cesta z A přímo do C. Tato nerovnost je používána v mnoha oblastech matematiky, např. reálných číslech, Euklidovském prostoru, Lp prostorech. Slouží jako axiom pro zavedení pojmu normovaný vektorový prostor a metrický prostor.
Reálná a komplexní čísla
V tělese reálných a komplexních čísel platí trojúhelníková nerovnost pro absolutní hodnoty libovolných čísel a ve tvaru
Odvození trojúhelníkové nerovnosti v reálných číslech
Pro absolutní hodnotu reálného čísla vždy platí
a zároveň
.
Použijeme-li obě tyto nerovnosti současně pro dvě čísla a a sečteme-li je, dostáváme
a
.
Z definice absolutní hodnoty víme, že může nabývat jen hodnot nebo . Tedy kombinací posledních dvou nerovností dostáváme trojúhelníkovou nerovnost.
Normovaný vektorový prostor
V normovaném vektorovém prostoru s normou má trojúhelníková nerovnost tvar
pro každé dva vektory a z .
Lp prostory
V Lp prostorech se trojúhelníkové nerovnosti říká Minkowského nerovnost. Díky ní se ukazuje, že Lp prostory jsou normované vektorové prostory.
Metrický prostor
V metrickém prostoru s metrikou má trojúhelníková nerovnost tvar:
to jest, že vzdálenost a není větší než součet vzdálenosti z do a vzdálenosti z do .
Důsledky
Úpravou trojúhelníkové nerovnosti dostáváme jiný vhodný tvar
pro absolutní hodnoty v reálných a komplexních číslech,
pro normované vektorové prostory a
pro metrické prostory.
Z těchto tvarů už plyne, že absolutní hodnota, norma i funkce jsou Lipschitzovské, tedy i spojité funkce.
Reference
- HAVRLANT, Lukáš. Trojúhelník. Matematika.cz [online]. matweb.cz [cit. 16.10.2021]. Dostupné online.