l2空间的完备性

一百年前的数学界有两位泰斗：庞加莱和希尔伯特，而尤以后者更加出名，我想主要原因是他曾经在1900年的世界数学家大会上提出了二十三个著名的希尔伯特问题，指引了本世纪前五十年数学的主攻方向，不过还有一个原因呢，我想就是著名的希尔伯特空间了。

希尔伯特空间是希尔伯特在解决无穷维线性方程组时提出的概念，原来的线性代数理论都是基于有限维欧几里得空间的，无法适用，这迫使希尔伯特去思考无穷维欧几里得空间，也就是无穷序列空间的性质。

大家知道，在一个欧几里得空间R^n上，所有的点可以写成为：X=(x1，x2，x3，...，xn)。那么类似的，在一个无穷维欧几里得空间上点就是：X=(x1，x2，x3，....xn，.....)，一个点的序列。

欧氏空间上有两个重要的性质，一是每个点都有一个范数(绝对值，或者说是一个点到原点的距离)，||X||^2=∑xn^2，可是这一重要性质在无穷维时被破坏了：对于无穷多个xn，∑xn^2可以不存在(为无穷大)。于是希尔伯特将所有∑xn^2为有限的点做成一个子空间，并赋以 X*X'=∑xn*xn' 作为两点的内积。这个空间我们现在叫做 l^2，平方和数列空间，这是最早的希尔伯特空间了。

注意到我只提了内积没有提范数，这是因为范数可以由点与自身的内积推出，所以内积是一个更加强的条件，有内积必有范数，反之不然。只有范数的空间叫做Banach空间，(以后有时间再慢慢讲:-) 。

如果光是用来解决无穷维线性方程组的话，