मीट्रिक स्थान: Difference between revisions

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[[File:Manhattan distance.svg|thumb|223x223px|[[ द्वि-आयामी यूक्लिडियन अंतरिक्ष |द्वि-आयामी यूक्लिडियन अंतरिक्ष]] (बिंदुओं का एक समुच्चय) विभिन्न मीट्रिक से सुसज्जित किया जा सकता है। [[ टैक्सीकैब ज्यामिति |टैक्सीकैब ज्यामिति]] में लाल, पीले, नीले और हरे रंग के रास्तों की लंबाई (12) समान होती है और ये सभी सबसे छोटे रास्ते होते हैं। यूक्लिडियन मीट्रिक में, हरे रंग के पथ की लंबाई {<math>6 \sqrt{2} \approx 8.49</math> है, और यह अद्वितीय सबसे छोटा पथ है, जबकि लाल, पीला, और नीले पथों की लंबाई अभी भी 12 है।]]गणित में, '''मीट्रिक स्थान''' या '''दूरिक समष्टि,''' इसके [[ तत्व (गणित) |तत्वों]] (सामान्यतः [[ बिंदु (ज्यामिति) |बिंदु]]) के बीच की ''[[ दूरी |दूरी]]'' की धारणा के साथ एक [[ सेट (गणित) |समुच्चय]] है। इस दूरी को '''मीट्रिक''' या '''दूरी''' '''फलन''' नामक फलन द्वारा मापा जाता है।{{sfn|Čech|1969|p=42}} [[ गणितीय विश्लेषण |गणितीय विश्लेषण]] और [[ ज्यामिति |ज्यामिति]] की कई अवधारणाओं का अध्ययन करने के लिए मीट्रिक स्थान सबसे सामान्य समायोजन हैं।
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[[File:Manhattan distance.svg|thumb|200px|[[ द्वि-आयामी यूक्लिडियन अंतरिक्ष ]] (अंकों का एक सेट) को विभिन्न मीट्रिक से सुसज्जित किया जा सकता है। [[ टैक्सीकैब ज्यामिति ]] में लाल, पीले, नीले और हरे रंग के पथों की चाप की लंबाई (12) समान होती है, और ये सभी सबसे छोटे पथ हैं। यूक्लिडियन मीट्रिक में, हरे पथ की लंबाई होती है <math>6 \sqrt{2} \approx 8.49</math>, और अद्वितीय सबसे छोटा पथ है, जबकि लाल, पीले और नीले पथों की लंबाई अभी भी 12 है।]]गणित में, एक मीट्रिक स्थान एक [[ सेट (गणित) ]] होता है, जिसमें इसके [[ तत्व (गणित) ]] के बीच ''[[ दूरी ]]'' की धारणा होती है, जिसे आमतौर पर [[ बिंदु (ज्यामिति) ]] कहा जाता है। दूरी को एक फ़ंक्शन (गणित) द्वारा मापा जाता है जिसे मीट्रिक या दूरी फ़ंक्शन कहा जाता है।{{sfn|Čech|1969|p=42}} [[ गणितीय विश्लेषण ]] और [[ ज्यामिति ]] की कई अवधारणाओं का अध्ययन करने के लिए मीट्रिक रिक्त स्थान सबसे सामान्य सेटिंग है।


मेट्रिक स्पेस का सबसे परिचित उदाहरण [[ 3-आयामी यूक्लिडियन अंतरिक्ष ]] है जिसकी दूरी की सामान्य धारणा है। अन्य प्रसिद्ध उदाहरण [[ कोणीय दूरी ]] और [[ अतिपरवलयिक तल ]] से सुसज्जित एक गोला हैं। एक मीट्रिक भौतिक के बजाय, दूरी की धारणा के अनुरूप हो सकता है: उदाहरण के लिए, 100-वर्ण यूनिकोड स्ट्रिंग्स का सेट [[ हैमिंग दूरी ]] से सुसज्जित किया जा सकता है, जो वर्णों की संख्या को मापता है जिन्हें एक से प्राप्त करने के लिए बदलने की आवश्यकता होती है। दूसरे को स्ट्रिंग।
मीट्रिक स्थान का सबसे व्यावहारिक उदाहरण दूरी की सामान्य धारणा के साथ [[ 3-आयामी यूक्लिडियन अंतरिक्ष |यूक्लिड का त्रि-विमीय अंतरिक्ष]] है। इसका एक अन्य प्रसिद्ध उदाहरण [[ कोणीय दूरी |कोणीय दूरी]] और [[ अतिपरवलयिक तल |अतिपरवलयिक तल]] से सुसज्जित एक गोला है। एक मीट्रिक, भौतिक दूरी की धारणा के स्थान पर एक लाक्षणिक दूरी की धारणा के अनुरूप हो सकता है: उदाहरण के लिए, 100-वर्णीय एकल कूट श्रृंखलाओं (यूनिकोड स्ट्रिंग्स) के समुच्चय को [[ हैमिंग दूरी |हैमिंग दूरी]] से सुसज्जित किया जा सकता है, यह उन वर्णों की संख्या को मापता है जिन्हें प्राप्त करने के लिए एक श्रृंखला से दूसरी श्रृंखला में बदलने की आवश्यकता होती है।


चूंकि वे बहुत सामान्य हैं, इसलिए मीट्रिक रिक्त स्थान गणित की कई अलग-अलग शाखाओं में उपयोग किए जाने वाले उपकरण हैं। कई प्रकार की गणितीय वस्तुओं में दूरी की एक प्राकृतिक धारणा होती है और इसलिए एक मीट्रिक स्थान की संरचना को स्वीकार करते हैं, जिसमें [[ रीमैनियन मैनिफोल्ड ]]्स, [[ नॉर्म्ड वेक्टर स्पेस ]] और [[ ग्राफ (असतत गणित) ]] शामिल हैं। अमूर्त बीजगणित में, p-adic संख्याएं|p-adic संख्याएं [[ परिमेय संख्या ]]ओं पर एक मीट्रिक संरचना के [[ पूर्णता (मीट्रिक स्थान) ]] के तत्वों के रूप में उत्पन्न होती हैं। 'मीट्रिक ज्यामिति' में मीट्रिक रिक्त स्थान का भी अपने आप में अध्ययन किया जाता है{{sfn|Burago|Burago|Ivanov|2001}} और मीट्रिक रिक्त स्थान पर विश्लेषण।{{sfn|Heinonen|2001}}
मीट्रिक स्थान के अधिक सामान्य होने के कारण, यह गणित की कई विभिन्न शाखाओं में उपयोग किया जाने वाला उपकरण है। कई प्रकार की गणितीय वस्तुओं में दूरी की एक स्वाभाविक धारणा होती है और इसलिए ये एक मीट्रिक स्थान की संरचना को स्वीकार करते हैं, जिसमें [[ रीमैनियन मैनिफोल्ड |रीमैनियन मैनिफोल्ड]], [[ नॉर्म्ड वेक्टर स्पेस |आदर्श सदिश स्थान]] और [[ ग्राफ (असतत गणित) |ग्राफ (असतत गणित)]] सम्मिलित हैं। अमूर्त बीजगणित में, ''p''-एडिक संख्याएँ [[ परिमेय संख्या |परिमेय संख्याओं]] पर एक मीट्रिक संरचना की [[ पूर्णता (मीट्रिक स्थान) |पूर्णता]] के तत्वों के रूप में उत्पन्न हुई हैं। '''मीट्रिक ज्यामिति'''{{sfn|Burago|Burago|Ivanov|2001}} और '''मीट्रिक स्थान के विश्लेषण''' में मीट्रिक स्थान का भी स्वयं में अध्ययन किया गया है।{{sfn|Heinonen|2001}}
[[ गेंद (गणित) ]] सहित गणितीय विश्लेषण की कई बुनियादी धारणाएं, [[ पूर्ण मीट्रिक स्थान ]], साथ ही समान निरंतरता, [[ लिप्सचिट्ज़ निरंतरता ]], और होल्डर निरंतरता, मीट्रिक रिक्त स्थान की सेटिंग में परिभाषित की जा सकती हैं। अन्य धारणाएं, जैसे कि [[ निरंतर कार्य ]], [[ सघनता ]], और खुले सेट और [[ बंद सेट ]], मीट्रिक रिक्त स्थान के लिए परिभाषित किए जा सकते हैं, लेकिन [[ टोपोलॉजिकल स्पेस ]] स्थान की और भी सामान्य सेटिंग में।
 
[[ गेंद (गणित) |गेंद]], [[ पूर्ण मीट्रिक स्थान |पूर्ण मीट्रिक स्थान]], साथ ही समान सततता, [[ लिप्सचिट्ज़ निरंतरता |लिप्सचिट्ज़ सततता]] और होल्डर सततता सहित गणितीय विश्लेषण के कई मौलिक धारणाओं को मीट्रिक स्थान के समायोजन में परिभाषित किया जा सकता है। [[ निरंतर कार्य |सततता]], [[ सघनता |सघनता]], और विवृत्त एवं [[ बंद सेट |संवृत्त समुच्चय]] जैसी अन्य धारणाओं को मीट्रिक स्थान के लिए परिभाषित किया जा सकता है, लेकिन [[ टोपोलॉजिकल स्पेस |सांस्थितीय स्थान]] के और भी सामान्य समायोजन में भी परिभाषित किया जा सकता है।


== परिभाषा और चित्रण ==
== परिभाषा और चित्रण ==


=== प्रेरणा ===
=== प्रेरणा ===
[[File:Great-circle distance vs straight line distance.svg|thumb|दो बिंदुओं के बीच महान-वृत्त दूरी (सियान में) और सीधी रेखा की दूरी (लाल रंग में) को दर्शाने वाला आरेख {{mvar|P}} तथा {{mvar|Q}} एक गोले पर।]]दूरी की विभिन्न धारणाओं की उपयोगिता देखने के लिए, [[ पृथ्वी की सतह ]] को बिंदुओं का एक समूह मानें। जैसे कौवा उड़ता है, हम दो ऐसे बिंदुओं के बीच की दूरी को [[ ग्रेट-सर्कल दूरी ]] की लंबाई से माप सकते हैं; यह शिपिंग और विमानन के लिए विशेष रूप से उपयोगी है। हम पृथ्वी के आंतरिक भाग के माध्यम से दो बिंदुओं के बीच की सीधी-रेखा की दूरी को भी माप सकते हैं; यह धारणा, उदाहरण के लिए, [[ भूकंप विज्ञान ]] में प्राकृतिक है, क्योंकि यह मोटे तौर पर उन दो बिंदुओं के बीच भूकंपीय तरंगों को यात्रा करने में लगने वाले समय से मेल खाती है।
[[File:Great-circle distance vs straight line distance.svg|thumb|एक गोले पर दो बिंदुओं {{mvar|P}} और {{mvar|Q}} के बीच ग्रेट-सर्कल दूरी (सियान में) और सीधी-रेखा की दूरी (लाल रंग में) को दर्शाने वाला आरेख।|262x262px]]दूरी की विभिन्न धारणाओं की उपयोगिता को देखने के लिए, [[ पृथ्वी की सतह |पृथ्वी की सतह]] को बिन्दुओं के समुच्चय के रूप में लें। हम सतह के साथ सबसे छोटे पथ की लंबाई ([[ ग्रेट-सर्कल दूरी |ग्रेट-सर्कल दूरी]]) द्वारा दो ऐसे बिंदुओं के बीच की दूरी को माप सकते हैं, "जैसे कौआ उड़ता है"; यह नौवहन और विमानन के लिए विशेष रूप से उपयोगी है। हम पृथ्वी के आंतरिक भाग से होते हुए दो बिंदुओं के बीच की सीधी-रेखा की दूरी को भी माप सकते हैं; उदाहरण के लिए, यह धारणा [[ भूकंप विज्ञान |भूकंप विज्ञान]] में स्वाभाविक है, क्योंकि यह उन दो बिंदुओं के बीच यात्रा करने के लिए भूकंपीय तरंगों के लिए लगने वाले समय के संगत है।


मीट्रिक अंतरिक्ष स्वयंसिद्धों द्वारा एन्कोड की गई दूरी की धारणा की अपेक्षाकृत कम आवश्यकताएं हैं। यह सामान्यता मीट्रिक रिक्त स्थान को बहुत अधिक लचीलापन देती है। साथ ही, यह धारणा काफी मजबूत है कि दूरी का क्या मतलब है, इसके बारे में कई सहज तथ्यों को सांकेतिक शब्दों में बदलना है। इसका मतलब है कि मीट्रिक रिक्त स्थान के बारे में सामान्य परिणाम कई अलग-अलग संदर्भों में लागू किए जा सकते हैं।
मीट्रिक स्थान अभिगृहीतों द्वारा एन्कोड की गई दूरी की धारणा में अपेक्षाकृत कम आवश्यकताएँ हैं। यह सामान्यतः मीट्रिक स्थान को बहुत अधिक लचीलापन प्रदान करती है। साथ ही, दूरी के अर्थ के बारे में कई सहज ज्ञान युक्त तथ्यों को एन्कोड करने के लिए यह धारणा काफी सुदृढ़ है। इसका अर्थ है कि मीट्रिक स्थान के बारे में सामान्य परिणाम कई अलग-अलग संदर्भों में प्रयुक्त किए जा सकते हैं।


कई मूलभूत गणितीय अवधारणाओं की तरह, मीट्रिक स्थान पर मीट्रिक की व्याख्या कई अलग-अलग तरीकों से की जा सकती है। एक विशेष मीट्रिक को भौतिक दूरी को मापने के रूप में सबसे अच्छा नहीं माना जा सकता है, लेकिन एक राज्य से दूसरे राज्य में बदलने की लागत (जैसे माप के रिक्त स्थान (गणित) पर [[ वासरस्टीन मीट्रिक ]] के साथ) या दो वस्तुओं के बीच अंतर की डिग्री (उदाहरण के लिए, वर्णों के दो तारों के बीच हैमिंग दूरी, या ग्रोमोव-हॉसडॉर्फ अभिसरण | ग्रोमोव-हॉसडॉर्फ मीट्रिक रिक्त स्थान के बीच की दूरी)
कई मूलभूत गणितीय अवधारणाओं के समान, मीट्रिक स्थान पर मीट्रिक की कई अलग-अलग तरीकों से व्याख्या की जा सकती है। भौतिक दूरी को मापने के रूप में एक विशेष मीट्रिक को सर्वोत्तम नहीं माना जा सकता है, लेकिन एक अवस्था से दूसरे में बदलने की लागत (मापों के स्थान पर [[ वासरस्टीन मीट्रिक |वासरस्टीन मीट्रिक]] के साथ के समान) या दो वस्तुओं के बीच अंतर की कोटि (उदाहरण के लिए, वर्णों की दो श्रृंखलाओं के बीच की हैमिंग दूरी, या स्वयं मीट्रिक स्थान के बीच ग्रोमोव-हॉसडॉर्फ दूरी) के रूप में सर्वोत्तम माना जा सकता है।


=== परिभाषा ===
=== परिभाषा ===
औपचारिक रूप से, एक मीट्रिक स्थान एक क्रमबद्ध जोड़ी है {{math|(''M'', ''d'')}} कहाँ पे {{mvar|M}} एक सेट है और {{mvar|d}} पर एक मीट्रिक है {{mvar|M}}, यानी, एक समारोह (गणित)
औपचारिक रूप से, एक मीट्रिक स्थान एक क्रमित युग्म {{math|(''M'', ''d'')}} है, जहाँ {{mvar|M}} एक समुच्चय है और {{mvar|d}}, {{mvar|M}} पर एक मीट्रिक है, अर्थात्, एक फलन<math display="block">d\,\colon M \times M \to \mathbb{R}</math>सभी बिंदुओं <math>x,y,z \in M</math> के लिए निम्नलिखित अभिगृहीतों को संतुष्ट करते हुए :{{sfn|Burago|Burago|Ivanov|2001|p=1}}{{sfn|Gromov|2007|p=xv}}
<math display="block">d\,\colon M \times M \to \mathbb{R}</math>
सभी बिंदुओं के लिए निम्नलिखित स्वयंसिद्धों को संतुष्ट करना <math>x,y,z \in M</math>:{{sfn|Burago|Burago|Ivanov|2001|p=1}}{{sfn|Gromov|2007|p=xv}}
# एक बिंदु से स्वयं की दूरी शून्य है: <math display="block">d(x, x) = 0.</math> सहज रूप से, एक बिंदु से स्वयं तक यात्रा करने के लिए कभी भी कुछ खर्च नहीं करना पड़ता है।
# (सकारात्मकता) दो अलग-अलग बिंदुओं के बीच की दूरी हमेशा सकारात्मक होती है: <math display="block">\text{If }x \neq y\text{, then }d(x, y)>0.</math>
# ([[ सममित कार्य ]]) से दूरी {{mvar|x}} प्रति {{mvar|y}} हमेशा से दूरी के समान होता है {{mvar|y}} प्रति {{mvar|x}}: <math display="block">d(x, y)  = d(y, x). </math> इसमें लागत की असममित धारणाएं शामिल नहीं हैं जो स्वाभाविक रूप से इस अवलोकन से उत्पन्न होती हैं कि डाउनहिल की तुलना में ऊपर की ओर चलना कठिन है।
# त्रिभुज असमानता धारण करती है: <math display="block">d(x, z) \leq d(x, y) + d(y, z).</math> यह दूरी की भौतिक और रूपक दोनों धारणाओं की एक प्राकृतिक संपत्ति है: आप यहां पहुंच सकते हैं {{mvar|z}} से {{mvar|x}} के माध्यम से एक चक्कर लगाकर {{mvar|y}}, लेकिन यह आपकी यात्रा को सबसे छोटे रास्ते से तेज नहीं बनाएगा।


यदि मीट्रिक {{mvar|d}} असंदिग्ध है, जिसे अक्सर मेट्रिक स्पेस में संकेतन के दुरुपयोग से संदर्भित किया जाता है {{mvar|M}}.


=== सरल उदाहरण ===
1. किसी बिंदु की स्वयं से दूरी शून्य होती है:


==== [[ वास्तविक संख्या ]] ====
<math>d(x, x) = 0.</math>  
दूरी समारोह के साथ वास्तविक संख्या <math>d(x,y) = | y - x |</math> [[ पूर्ण अंतर ]] द्वारा दिया गया एक मीट्रिक स्थान बनाता है। मीट्रिक रिक्त स्थान और उनके बीच के कार्यों के कई गुण [[ वास्तविक विश्लेषण ]] में अवधारणाओं के सामान्यीकरण हैं और वास्तविक रेखा पर लागू होने पर उन अवधारणाओं के साथ मेल खाते हैं।


==== यूक्लिडियन रिक्त स्थान पर मेट्रिक्स ====
2. (धनात्मकता) दो अलग-अलग बिंदुओं के बीच की दूरी हमेशा धनात्मक होती है:
यूक्लिडियन विमान <math>\R^2</math> कई अलग-अलग मीट्रिक से लैस किया जा सकता है। स्कूली गणित से परिचित [[ यूक्लिडियन दूरी ]] को किसके द्वारा परिभाषित किया जा सकता है?
<math display="block">d_2((x_1,y_1),(x_2,y_2))=\sqrt{(x_2-x_1)^2+(y_2-y_1)^2}.</math>
टैक्सीकैब ज्यामिति द्वारा परिभाषित किया गया है
<math display="block">d_1((x_1,y_1),(x_2,y_2))=|x_2-x_1|+|y_2-y_1|</math>
और इसे एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक जाने के लिए क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर रेखाओं के साथ यात्रा करने के लिए आवश्यक दूरी के रूप में सोचा जा सकता है, जैसा कि लेख के शीर्ष पर दिखाया गया है।


अधिकतम, <math>L^\infty</math>, या [[ चेबीशेव दूरी ]] द्वारा परिभाषित किया गया है
<math>x \neq y\text{, then }d(x, y)>0.</math>
<math display="block">d_\infty((x_1,y_1),(x_2,y_2))=\max\{|x_2-x_1|,|y_2-y_1|\}.</math>
विमान में रास्तों के संदर्भ में इस दूरी की आसान व्याख्या नहीं है,{{efn|Although the <math>L^\infty</math> distance between points with integer coordinates is the number of moves it takes a [[king (chess)|chess king]] to travel between them.}} लेकिन यह अभी भी मीट्रिक अंतरिक्ष सिद्धांतों को संतुष्ट करता है।


वास्तव में, ये तीन दूरियां, जबकि उनके अलग-अलग गुण हैं, कुछ मायनों में समान हैं। अनौपचारिक रूप से, बिंदु जो एक के करीब हैं, दूसरे में भी करीब हैं। इस अवलोकन को सूत्र द्वारा परिमाणित किया जा सकता है
3. (समरूपता) एक बिंदु को स्वयं तक पहुँचने के लिए कभी कोई दूरी तय नहीं करनी पड़ती है।
<math display="block">d_\infty(p,q) \leq d_2(p,q) \leq d_1(p,q) \leq 2d_\infty(p,q),</math>
जो अंक के प्रत्येक जोड़े के लिए धारण करता है <math>p, q \in \R^2</math>.


एक मौलिक रूप से भिन्न दूरी को सेटिंग द्वारा परिभाषित किया जा सकता है
<math>d(x, y) = d(y, x)</math>  
<math display="block">d(p,q)=\begin{cases}0, & \text{if }p=q, \\ 1, & \text{otherwise.}\end{cases}</math>
इस असतत मीट्रिक में, सभी अलग-अलग बिंदु 1 इकाई अलग हैं: उनमें से कोई भी एक दूसरे के करीब नहीं है, और उनमें से कोई भी एक दूसरे से बहुत दूर नहीं है। सहज रूप से, असतत मीट्रिक अब यह याद नहीं रखता है कि सेट एक विमान है, लेकिन इसे केवल बिंदुओं के एक अविभाज्य सेट के रूप में मानता है।


ये सभी मेट्रिक्स समझ में आते हैं <math>\R^n</math> साथ ही <math>\R^2</math>.
इसमें लागत की असममित धारणाएँ असम्मिलित हैं, जो स्वाभाविक रूप से इस अवलोकन से उत्पन्न होती हैं कि नीचे की तुलना में ऊपर की ओर चलना कठिन होता है।


==== सबस्पेस ====
4. त्रिभुज की असमिका धारण करती है:  
एक मीट्रिक स्थान दिया गया {{math|(''M'', ''d'')}} और एक उपसमुच्चय <math>A \subseteq M</math>, हम विचार कर सकते हैं {{mvar|A}} जिस तरह से हम करेंगे उसी तरह दूरियों को मापकर एक मीट्रिक स्थान बनने के लिए {{mvar|M}}. औपचारिक रूप से, प्रेरित मीट्रिक on {{mvar|A}} एक समारोह है <math>d_A:A \times A \to \R</math> द्वारा परिभाषित
<math display="block">d_A(x,y)=d(x,y).</math>
उदाहरण के लिए, यदि हम द्वि-आयामी क्षेत्र लेते हैं {{math|S<sup>2</sup>}} के सबसेट के रूप में <math>\R^3</math>, यूक्लिडियन मीट्रिक पर <math>\R^3</math> सीधी-रेखा मीट्रिक को प्रेरित करता है {{math|S<sup>2</sup>}} ऊपर वर्णित। दो और उपयोगी उदाहरण खुले अंतराल हैं {{open-open|0, 1}} और बंद अंतराल {{closed-closed|0, 1}} वास्तविक रेखा के उप-स्थान के रूप में सोचा।


== इतिहास ==
<math>d(x, z) \leq d(x, y) + d(y, z).</math>  
{{Expand section|Reasons for generalizing the Euclidean metric, first non-Euclidean metrics studied, consequences for mathematics|date=August 2011}}
1906 में मौरिस फ़्रेचेट ने अपने काम में मीट्रिक रिक्त स्थान की शुरुआत की कार्यात्मक कलन के कुछ बिंदुओं पर<ref>{{cite journal |last1=Fréchet |first1=M. |title=कार्यात्मक कलन के कुछ बिंदुओं पर|journal=Rendiconti del Circolo Matematico di Palermo |date=December 1906 |volume=22 |issue=1 |pages=1–72 |doi=10.1007/BF03018603|s2cid=123251660 |url=https://zenodo.org/record/1428464 }}</ref> [[ कार्यात्मक विश्लेषण ]] के संदर्भ में: उनकी मुख्य रुचि एक मीट्रिक स्थान से वास्तविक-मूल्यवान कार्यों का अध्ययन करने में थी, कई या यहां तक ​​​​कि असीम रूप से कई चर के कार्यों के सिद्धांत को सामान्य बनाना, जैसा कि गणितज्ञों जैसे सेसारे अर्ज़ेला द्वारा अग्रणी किया गया था। इस विचार को और विकसित किया गया और [[ फ़ेलिक्स हॉसडॉर्फ़ ]] ने अपने महान काम ग्रंडज़ुगे डेर मेनगेनलेह्रे में उचित संदर्भ में रखा, जिसने [[ हॉसडॉर्फ स्पेस ]] की धारणा भी पेश की। (हॉसडॉर्फ) टोपोलॉजिकल स्पेस।<ref>{{cite journal |last1=Blumberg |first1=Henry |title=हॉसडॉर्फ के सेट थ्योरी के सिद्धांत|journal=Bulletin of the American Mathematical Society |date=1927 |volume=6 |pages=778–781 |doi=10.1090/S0002-9904-1920-03378-1 |doi-access=free}}</ref>
सामान्य मीट्रिक रिक्त स्थान गणितीय पाठ्यक्रम का एक मूलभूत हिस्सा बन गए हैं।{{sfn|Rudin|1976|p=30}} गणितीय शोध में मीट्रिक रिक्त स्थान के प्रमुख उदाहरणों में रिमेंनियन मैनिफोल्ड्स और नॉर्म्ड वेक्टर स्पेस शामिल हैं, जो क्रमशः [[ अंतर ज्यामिति ]] और फंक्शनल एनालिसिस के डोमेन हैं।<ref>E.g. {{harvnb|Burago|Burago|Ivanov|2001|p=xiii}}: <blockquote>... for most of the last century it was a common belief that "geometry of manifolds" basically boiled down to "analysis on manifolds".  Geometric methods heavily relied on differential machinery, as can be guessed from the name "Differential geometry".</blockquote></ref> फ्रैक्टल ज्यामिति कुछ विदेशी मीट्रिक रिक्त स्थान का स्रोत है। अन्य असतत या चिकनी वस्तुओं के अध्ययन के माध्यम से सीमा के रूप में उत्पन्न हुए हैं, जिसमें [[ स्केल इनवेरिएंस ]] | [[ सांख्यिकीय भौतिकी ]] में स्केल-इनवेरिएंट सीमाएं, ग्रोमोव-हॉसडॉर्फ अभिसरण के रूप में उत्पन्न होने वाले अलेक्जेंड्रोव रिक्त स्थान शामिल हैं। [[ ज्यामितीय समूह सिद्धांत ]] में शंकु। अंत में, [[ कंप्यूटर विज्ञान ]] में परिमित और असतत मीट्रिक रिक्त स्थान के कई नए अनुप्रयोग उत्पन्न हुए हैं।


==मूल धारणाएं==
यह दूरी की भौतिक और लाक्षणिक दोनों धारणाओं का एक प्राकृतिक गुण है: आप {{mvar|y}} से होकर हुए एक चक्कर लगाते हुए {{mvar|x}} से {{mvar|z}} तक पहुंच सकते हैं, लेकिन यह आपकी यात्रा को सबसे छोटे पथ से तेज नहीं बनाएगा।
एक दूरी का कार्य निकटता और अभिसरण की धारणाओं को परिभाषित करने के लिए पर्याप्त है जो पहले वास्तविक विश्लेषण में विकसित हुए थे। मीट्रिक स्थान की संरचना पर निर्भर करने वाले गुण मीट्रिक गुण कहलाते हैं। प्रत्येक मीट्रिक स्थान एक टोपोलॉजिकल स्पेस भी है, और कुछ मीट्रिक गुणों को टोपोलॉजी की भाषा में दूरी के संदर्भ के बिना भी फिर से लिखा जा सकता है; यानी वे वास्तव में [[ स्थलीय संपत्ति ]] हैं।


=== एक मीट्रिक स्थान की टोपोलॉजी ===
यदि मीट्रिक {{mvar|d}} स्पष्ट है, तो इसे प्रायः " मीट्रिक स्थान {{mvar|M}} " में संकेतन के दुरुपयोग से संदर्भित किया जाता है।
किसी भी बिंदु के लिए {{mvar|x}} एक मीट्रिक स्थान में {{mvar|M}} और कोई वास्तविक संख्या {{math|''r'' > 0}}, त्रिज्या की गेंद (गणित) {{mvar|r}} चारों ओर {{mvar|x}} सबसे अधिक दूरी पर स्थित बिंदुओं के समूह के रूप में परिभाषित किया गया है {{mvar|r}} से {{mvar|x}}:
<math display="block">B_r(x)=\{y \in M : d(x,y) < r\}.</math>
यह एक प्राकृतिक तरीका है जो बिंदुओं के एक सेट को परिभाषित करता है जो अपेक्षाकृत करीब है {{mvar|x}}. इसलिए, एक सेट <math>N \subseteq M</math> का पड़ोस (गणित) है {{mvar|x}} (अनौपचारिक रूप से, इसमें के काफी करीब सभी बिंदु शामिल हैं {{mvar|x}}) यदि इसमें त्रिज्या की एक खुली गेंद है {{mvar|r}} चारों ओर {{mvar|x}} कुछ के लिए {{math|''r'' > 0}}.


एक खुला सेट एक सेट है जो इसके सभी बिंदुओं का पड़ोस है। यह इस प्रकार है कि खुली गेंदें टोपोलॉजी के लिए [[ आधार (टोपोलॉजी) ]] बनाती हैं {{mvar|M}}. दूसरे शब्दों में, के खुले सेट {{mvar|M}} बिल्कुल खुली गेंदों के संघ हैं। किसी भी टोपोलॉजी की तरह, बंद सेट खुले सेट के पूरक हैं। सेट खुले और बंद दोनों हो सकते हैं और साथ ही न तो खुले और न ही बंद।
=== सरल उदाहरण ===


यह टोपोलॉजी मेट्रिक स्पेस के बारे में सारी जानकारी नहीं रखती है। उदाहरण के लिए, दूरियां {{math|''d''<sub>1</sub>}}, {{math|''d''<sub>2</sub>}}, तथा {{math|''d''<sub>∞</sub>}} ऊपर परिभाषित सभी समान टोपोलॉजी को प्रेरित करते हैं <math>\R^2</math>, हालांकि वे कई मामलों में अलग तरह से व्यवहार करते हैं। इसी तरह, <math>\R</math> यूक्लिडियन मीट्रिक और इसके उप-अंतराल के साथ अंतराल {{open-open|0, 1}} प्रेरित मीट्रिक के साथ [[ समरूपता ]] होते हैं लेकिन बहुत अलग मीट्रिक गुण होते हैं।
==== वास्तविक संख्याएँ ====
दूरी फलन <math>d(x,y) = | y - x |</math> के साथ [[ वास्तविक संख्या |वास्तविक संख्याएँ]] [[ पूर्ण अंतर |शुद्ध अंतर]] द्वारा दी गई एक मीट्रिक स्थान बनाती हैं। उनके बीच मीट्रिक स्थान और कार्यों के कई गुण [[ वास्तविक विश्लेषण |वास्तविक विश्लेषण]] में अवधारणाओं के सामान्यीकरण हैं और वास्तविक रेखा पर प्रयुक्त होने पर उन अवधारणाओं के साथ संगत होते हैं।


इसके विपरीत, प्रत्येक टोपोलॉजिकल स्पेस को एक मीट्रिक नहीं दिया जा सकता है। टोपोलॉजिकल स्पेस जो एक मीट्रिक के साथ संगत होते हैं उन्हें मेट्रिज़ेबल स्पेस कहा जाता है और विशेष रूप से कई तरह से अच्छी तरह से व्यवहार किया जाता है: विशेष रूप से, वे [[ पैराकॉम्पैक्ट स्पेस ]] हैं।<ref>Rudin, Mary Ellen.  [https://www.jstor.org/stable/2035708 A new proof that metric spaces are paracompact] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20160412015215/http://www.jstor.org/stable/2035708 |date=2016-04-12 }}.  Proceedings of the American Mathematical Society, Vol. 20, No. 2. (Feb., 1969), p. 603.</ref> हॉसडॉर्फ रिक्त स्थान<ref>{{PlanetMath reference|urlname=MetricSpacesAreHausdorff|id=5838|title=metric spaces are Hausdorff}}</ref> (इसलिए [[ सामान्य स्थान ]]) और [[ प्रथम-गणनीय स्थान ]] | प्रथम-गणनीय।{{efn|Balls with rational radius around a point {{mvar|x}} form a [[neighborhood basis]] for that point.}} नागाटा-स्मिरनोव मेट्रिज़ेशन प्रमेय मेट्रिक्स के संदर्भ के बिना, अन्य टोपोलॉजिकल गुणों के संदर्भ में मेट्रिज़ेबिलिटी का एक लक्षण वर्णन देता है।
==== यूक्लिड के अंतरिक्षों पर मीट्रिक ====
यूक्लिड समतल <math>\R^2</math> कई अलग-अलग मीट्रिक से सुसज्जित हो सकता है। विद्यालयीय गणित से सम्बंधित [[ यूक्लिडियन दूरी |यूक्लिड दूरी]] को निम्न समीकरण द्वारा परिभाषित किया जा सकता है:<math display="block">d_2((x_1,y_1),(x_2,y_2))=\sqrt{(x_2-x_1)^2+(y_2-y_1)^2}.</math>''टैक्सीकैब'' या ''मनहट्टन'' ज्यामिति को निम्न समीकरण द्वारा परिभाषित किया गया है:<math display="block">d_1((x_1,y_1),(x_2,y_2))=|x_2-x_1|+|y_2-y_1|</math>और उस दूरी के बारे में विचार किया जा सकता है जो आपको एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक जाने के लिए क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर रेखाओं के साथ तय करने की आवश्यकता होती है, जैसा कि लेख के शीर्ष पर दिखाया गया है। अधिकतम, <math>L^\infty</math> या [[ चेबीशेव दूरी |चेबीशेव दूरी]] दूरी को निम्न समीकरण द्वारा परिभाषित किया गया है:<math display="block">d_\infty((x_1,y_1),(x_2,y_2))=\max\{|x_2-x_1|,|y_2-y_1|\}.</math>समतल में पथों के संदर्भ में इस दूरी की व्याख्या आसान नहीं है,{{efn|Although the <math>L^\infty</math> distance between points with integer coordinates is the number of moves it takes a [[king (chess)|chess king]] to travel between them.}} लेकिन यह मीट्रिक स्थान अभिगृहीतों को संतुष्ट करती है।


=== अभिसरण ===
यूक्लिडियन अंतरिक्ष में [[ अनुक्रम की सीमा ]] निम्नानुसार परिभाषित की गई है:
: एक क्रम {{math|(''x<sub>n</sub>'')}} एक बिंदु में परिवर्तित हो जाता है {{mvar|x}} अगर हर के लिए {{math|ε > 0}} एक पूर्णांक है {{mvar|N}} ऐसा कि सभी के लिए {{math|''n'' > ''N''}}, {{math|''d''(''x<sub>n</sub>'', ''x'') < ε}}.
टोपोलॉजिकल स्पेस में अनुक्रमों का अभिसरण निम्नानुसार परिभाषित किया गया है:
: एक क्रम {{math|(''x<sub>n</sub>'')}} एक बिंदु में परिवर्तित हो जाता है {{mvar|x}} अगर हर खुले सेट के लिए {{mvar|U}} युक्त {{mvar|x}} एक पूर्णांक है {{mvar|N}} ऐसा कि सभी के लिए {{math|''n'' > ''N''}}, <math>x_n \in U</math>.
मीट्रिक रिक्त स्थान में, ये दोनों परिभाषाएँ समझ में आती हैं और वे समान हैं। यह मीट्रिक रिक्त स्थान की टोपोलॉजिकल संपत्ति के लिए एक सामान्य पैटर्न है: जबकि उन्हें विशुद्ध रूप से टोपोलॉजिकल तरीके से परिभाषित किया जा सकता है, अक्सर ऐसा तरीका होता है जो मीट्रिक का उपयोग करता है जो वास्तविक विश्लेषण से आसान या अधिक परिचित होता है।


=== पूर्णता ===
वास्तव में, ये तीन दूरियाँ अलग-अलग गुण होने पर भी कुछ मायनों में समान हैं। अनौपचारिक रूप से, जो बिंदु एक में निकट हैं, वे दूसरों में भी निकट होते हैं। इस अवलोकन को निम्न सूत्र द्वारा परिमाणित किया जा सकता है:<math display="block">d_\infty(p,q) \leq d_2(p,q) \leq d_1(p,q) \leq 2d_\infty(p,q),</math>जो प्रत्येक बिंदु-युग्म  <math>p, q \in \R^2</math> के लिए परिभाषित है
{{main|Complete metric space}}
अनौपचारिक रूप से, एक मीट्रिक स्थान पूर्ण हो जाता है यदि इसमें कोई लापता बिंदु नहीं है: प्रत्येक अनुक्रम जो दिखता है उसे वास्तव में अभिसरण करने के लिए अभिसरण करना चाहिए।


इसे सटीक बनाने के लिए: एक क्रम {{math|(''x<sub>n</sub>'')}} एक मीट्रिक स्थान में {{mvar|M}} कॉची अनुक्रम है यदि प्रत्येक के लिए {{math|ε > 0}} एक पूर्णांक है {{mvar|N}} ऐसा कि सभी के लिए {{math|''m'', ''n'' > ''N''}}, {{math|''d''(''x<sub>m</sub>'', ''x<sub>n</sub>'') < ε}}. त्रिभुज असमानता से, कोई भी अभिसरण अनुक्रम कॉची है: यदि {{mvar|x<sub>m</sub>}} तथा {{mvar|x<sub>n</sub>}} दोनों से कम हैं {{math|ε}} सीमा से दूर हैं, तो वे इससे कम हैं {{math|2ε}} एक दूसरे से दूर। यदि विलोम सत्य है - में प्रत्येक कॉची अनुक्रम {{mvar|M}} अभिसरण-तब {{mvar|M}} तैयार है।


यूक्लिडियन रिक्त स्थान पूर्ण हैं, जैसा है <math>\R^2</math> ऊपर वर्णित अन्य मेट्रिक्स के साथ। रिक्त स्थान के दो उदाहरण जो पूर्ण नहीं हैं वे हैं {{open-open|0, 1}} और परिमेय, प्रत्येक मीट्रिक से प्रेरित है <math>\R</math>. कोई सोच सकता है {{open-open|0, 1}} के रूप में इसके अंतिम बिंदु 0 और 1 गायब हैं। परिमेय में सभी अपरिमेय नहीं हैं, क्योंकि किसी भी अपरिमेय में इसे में परिवर्तित करने के लिए परिमेय का एक क्रम होता है। <math>\R</math> (उदाहरण के लिए, इसके क्रमिक दशमलव सन्निकटन)। इन उदाहरणों से पता चलता है कि पूर्णता एक टोपोलॉजिकल प्रॉपर्टी नहीं है, क्योंकि <math>\R</math> पूरा है लेकिन होमोमोर्फिक स्पेस {{open-open|0, 1}} नहीं है।
मौलिक रूप से भिन्न दूरी को निम्न समायोजन द्वारा परिभाषित किया जा सकता है:<math display="block">d(p,q)=\begin{cases}0, & \text{if }p=q, \\ 1, & \text{otherwise.}\end{cases}</math>इस असतत मीट्रिक में, सभी भिन्न बिंदु परस्पर 1 इकाई की दूरी पर होते हैं: इनमें से कोई भी बिंदु एक दूसरे के न ही समीप और न ही बहुत दूर होते हैं। सहज रूप से, असतत मीट्रिक अब इस पर ध्यान केन्द्रित नहीं करता है कि यह समुच्चय एक समतल है, बल्कि इसके साथ केवल बिंदुओं के एक अविभाज्य समुच्चय के रूप में व्यवहार करता है।


लापता बिंदुओं की इस धारणा को सटीक बनाया जा सकता है। वास्तव में, प्रत्येक मीट्रिक स्थान में एक अद्वितीय पूर्णता (मीट्रिक स्थान) होती है, जो एक पूर्ण स्थान होता है जिसमें दिए गए स्थान को घने सेट उपसमुच्चय के रूप में शामिल किया जाता है। उदाहरण के लिए, {{closed-closed|0, 1}} का समापन है {{open-open|0, 1}}, और वास्तविक संख्याएँ परिमेय की पूर्णता हैं।


चूंकि पूर्ण रिक्त स्थान के साथ काम करना आम तौर पर आसान होता है, पूरे गणित में पूर्णता महत्वपूर्ण होती है। उदाहरण के लिए, अमूर्त बीजगणित में, p-adic संख्या|p-adic संख्याओं को एक अलग मीट्रिक के तहत परिमेय के पूरा होने के रूप में परिभाषित किया गया है। कार्यात्मक विश्लेषण में एक उपकरण के रूप में पूर्णता विशेष रूप से आम है। अक्सर किसी के पास अच्छे कार्यों का एक सेट होता है और उनके बीच की दूरी को मापने का एक तरीका होता है। इस मीट्रिक स्थान को पूरा करने से कार्यों का एक नया सेट मिलता है जो कम अच्छा हो सकता है, लेकिन फिर भी उपयोगी हो सकता है क्योंकि वे महत्वपूर्ण तरीकों से मूल अच्छे कार्यों के समान व्यवहार करते हैं। उदाहरण के लिए, विभेदक समीकरणों के [[ कमजोर समाधान ]] आम तौर पर अच्छे कार्यों के मूल स्थान के बजाय एक पूर्णता (एक [[ सोबोलेव स्पेस ]]) में रहते हैं, जिसके लिए [[ अंतर समीकरण ]] वास्तव में समझ में आता है।
ये सभी मीट्रिक <math>\R^2</math> के साथ-साथ <math>\R^n</math> पर भी सत्य होते हैं।
<!-- some factoids from the previous version of the article that didn't make it in:


If <math>X</math> is a complete subset of the metric space <math>M</math>, then <math>X</math> is closed in <math>M</math>. Indeed, a space is complete if and only if it is closed in any containing metric space.
==== उप-स्थान ====
एक दिए हुए मीट्रिक स्थान {{math|(''M'', ''d'')}} और एक उपसमुच्चय <math>A \subseteq M</math> के साथ, हम {{mvar|A}} को, {{mvar|M}}  के समान दूरियों को मापकर एक मीट्रिक स्थान मान सकते हैं। औपचारिक रूप से, {{mvar|A}} पर प्रेरित मीट्रिक, निम्न द्वारा परिभाषित एक फलन <math>d_A:A \times A \to \R</math> है:  <math display="block">d_A(x,y)=d(x,y).</math>उदाहरण के लिए, यदि हम द्वि-विमीय गोले {{math|S<sup>2</sup>}} को <math>\R^3</math> के उपसमुच्चय के रूप में लेते हैं, तो <math>\R^3</math> पर यूक्लिड मीट्रिक, ऊपर वर्णित {{math|S<sup>2</sup>}} पर सरल-रेखा मीट्रिक को प्रेरित करता है। इसके दो और उपयोगी उदाहरण खुला अंतराल (0, 1) और बंद अंतराल {{closed-closed|0, 1}} हैं, जिन्हें वास्तविक रेखा के उप-स्थान माना जाता है।


Every complete metric space is a [[Baire space]].
== इतिहास ==
-->
वर्ष 1906 में मौरिस फ्रेचेट ने [[ कार्यात्मक विश्लेषण |कार्यात्मक विश्लेषण]] के संदर्भ में अपने कार्य ''कार्यात्मक कलन के कुछ बिंदुओं पर''<ref>{{cite journal |last1=Fréchet |first1=M. |title=कार्यात्मक कलन के कुछ बिंदुओं पर|journal=Rendiconti del Circolo Matematico di Palermo |date=December 1906 |volume=22 |issue=1 |pages=1–72 |doi=10.1007/BF03018603|s2cid=123251660 |url=https://zenodo.org/record/1428464 }}</ref> में मीट्रिक स्थान का प्रारंभ किया: उनकी मुख्य रुचि कई या अपरिमित रूप से कई चरों वाले फलनों के सिद्धांत को सामान्य बनाते हुए एक मीट्रिक स्थान से वास्तविक-मान फलनों का अध्ययन करने में थी, जैसा कि सिसारे अरजेला जैसे गणितज्ञों द्वारा अग्रणी है। इस विचार को और विकसित किया गया और [[ फ़ेलिक्स हॉसडॉर्फ़ |फ़ेलिक्स हॉसडॉर्फ़]] ने इसे इसके उचित संदर्भ में समुच्चय सिद्धांत की अपनी महान कृति के सिद्धांतों में स्थान दिया, जिसने एक ([[ हॉसडॉर्फ स्पेस |हॉसडॉर्फ स्थान]]) सांस्थितीय स्थान की धारणा भी प्रस्तुत की।<ref>{{cite journal |last1=Blumberg |first1=Henry |title=हॉसडॉर्फ के सेट थ्योरी के सिद्धांत|journal=Bulletin of the American Mathematical Society |date=1927 |volume=6 |pages=778–781 |doi=10.1090/S0002-9904-1920-03378-1 |doi-access=free}}</ref>


सामान्य मीट्रिक स्थान, गणितीय पाठ्यक्रम का मूलभूत हिस्सा बन गए हैं।{{sfn|Rudin|1976|p=30}} गणितीय अनुसंधान में मीट्रिक स्थान के प्रमुख उदाहरणों में रीमैनियन मैनिफोल्ड और आदर्श सदिश स्थान सम्मिलित हैं, जो क्रमशः [[ अंतर ज्यामिति |अवकल ज्यामिति]] और कार्यात्मक विश्लेषण के क्षेत्र हैं।<ref>E.g. {{harvnb|Burago|Burago|Ivanov|2001|p=xiii}}: <blockquote>... for most of the last century it was a common belief that "geometry of manifolds" basically boiled down to "analysis on manifolds".  Geometric methods heavily relied on differential machinery, as can be guessed from the name "Differential geometry".</blockquote></ref> आंशिक (फ्रैक्टल) ज्यामिति कुछ विदेशी मीट्रिक स्थानों का एक स्रोत है। इसके अन्य स्थान अलग-अलग या कोमल वस्तुओं के अध्ययन के माध्यम से सीमा के रूप में उत्पन्न हुए हैं, जिसमें [[ सांख्यिकीय भौतिकी |सांख्यिकीय भौतिकी]] में [[ स्केल इनवेरिएंस |पैमाने की अपरिवर्तनीय सीमाएँ]], एलेक्जेंड्रोव स्थानों के रूप में उत्पन्न रीमैनियन मैनिफोल्ड के अनुक्रमों की ग्रोमोव-हॉसडॉर्फ सीमाएँ, और [[ ज्यामितीय समूह सिद्धांत |ज्यामितीय समूह सिद्धांत]] में सीमाएँ और स्पर्शोन्मुख शंकु आदि सम्मिलित हैं। अंततः, [[ कंप्यूटर विज्ञान |कंप्यूटर विज्ञान]] में परिमित और असतत मीट्रिक स्थान के कई नए अनुप्रयोग उत्पन्न हुए हैं।


=== बंधे और पूरी तरह से बंधे हुए स्थान ===
==मूल धारणाएँ==
[[File:Diameter of a Set.svg|thumb|एक सेट का व्यास।]]
निकटता और अभिसरण की धारणाओं को परिभाषित करने के लिए एक दूरी फलन पर्याप्त होता है जो वास्तविक विश्लेषण में पहली बार विकसित हुए थे। मीट्रिक स्थान की संरचना पर निर्भर करने वाले गुणों को मीट्रिक गुण कहा जाता है। प्रत्येक मीट्रिक स्थान एक सांस्थितीय स्थान भी होता है, और कुछ मीट्रिक गुणों को भी सांस्थिति की भाषा में दूरी के संदर्भ के बिना पुनः संशोधित रूप से व्यक्त किया जा सकता है; अर्थात्, ये वास्तव में [[ स्थलीय संपत्ति |सांस्थितीय गुण]] हैं।
{{See also|Bounded set}}
एक मीट्रिक स्थान {{mvar|M}} यदि कोई है तो बाध्य है {{mvar|r}} ऐसा है कि अंकों की कोई जोड़ी नहीं {{mvar|M}} दूरी से अधिक है {{mvar|r}} अलग।{{efn|In the context of [[Interval (mathematics)|interval]]s in the real line, or more generally regions in Euclidean space, bounded sets are sometimes referred to as "finite intervals" or "finite regions".  However, they do not typically have a finite number of elements, and while they all have finite [[Lebesgue measure|volume]], so do many unbounded sets.  Therefore this terminology is imprecise.}} कम से कम ऐसे {{mvar|r}} कहा जाता है{{visible anchor|[[diameter]]|Diameter of a metric space}}का {{mvar|M}}.


अंतरिक्ष {{mvar|M}} प्रीकॉम्पैक्ट कहा जाता है या पूरी तरह से बंधा हुआ है यदि प्रत्येक के लिए {{math|''r'' > 0}} का एक परिमित आवरण (टोपोलॉजी) है {{mvar|M}} त्रिज्या की खुली गेंदों द्वारा {{mvar|r}}. हर पूरी तरह से घिरा हुआ स्थान घिरा हुआ है। इसे देखने के लिए, एक परिमित कवर के साथ शुरू करें {{mvar|r}}-कुछ मनमानी के लिए गेंदें {{mvar|r}}. के उपसमुच्चय के बाद से {{mvar|M}} इन गेंदों के केंद्रों से मिलकर परिमित है, इसका परिमित व्यास है, मान लीजिए {{mvar|D}}. त्रिभुज असमानता से, पूरे स्थान का व्यास अधिकतम होता है {{math|''D'' + 2''r''}}. कनवर्स होल्ड नहीं करता है: एक मीट्रिक स्पेस का एक उदाहरण जो घिरा हुआ है लेकिन पूरी तरह से घिरा नहीं है <math>\R^2</math> (या कोई अन्य अनंत सेट) असतत मीट्रिक के साथ।
=== एक मीट्रिक स्थान की सांस्थिति ===
मीट्रिक स्थान {{mvar|M}} में किसी भी बिंदु {{mvar|x}} और किसी वास्तविक संख्या {{math|''r'' > 0}} के लिए, {{mvar|x}} के चारों ओर त्रिज्या {{mvar|r}} की ''खुली गेंद'' को उन बिंदुओं के समुच्चय के रूप में परिभाषित किया गया है जो {{mvar|x}} से अधिकतम दूरी {{mvar|r}} पर हैं:<math display="block">B_r(x)=\{y \in M : d(x,y) < r\}.</math>यह उन बिंदुओं के समुच्चय को परिभाषित करने की एक स्वाभाविक विधि है जो अपेक्षाकृत {{mvar|x}} के निकट हैं। इसलिए, एक समुच्चय <math>N \subseteq M</math>, {{mvar|x}} के समीप का एक क्षेत्र है (अनौपचारिक रूप से, इसमें {{mvar|x}} के "पर्याप्त रूप से" सभी बिंदु होते हैं) यदि इसमें कुछ {{math|''r'' > 0}} के लिए {{mvar|x}} के चारों ओर त्रिज्या {{mvar|r}} की एक खुली गेंद होती है।


=== कॉम्पैक्टनेस ===
{{Main|Compact space}}
कॉम्पैक्टनेस एक टोपोलॉजिकल प्रॉपर्टी है जो यूक्लिडियन स्पेस के एक बंद और बंधे हुए उपसमुच्चय के गुणों को सामान्य करती है। मीट्रिक रिक्त स्थान में कॉम्पैक्टनेस की कई समान परिभाषाएँ हैं:
# एक मीट्रिक स्थान {{mvar|M}} कॉम्पैक्ट है यदि प्रत्येक खुले कवर में एक परिमित उपकवर (सामान्य टोपोलॉजिकल परिभाषा) है।
# एक मीट्रिक स्थान {{mvar|M}} कॉम्पैक्ट है यदि प्रत्येक अनुक्रम में एक अभिसरण अनुवर्ती है। (सामान्य टोपोलॉजिकल स्पेस के लिए इसे [[ क्रमिक रूप से कॉम्पैक्ट स्पेस ]] कहा जाता है और यह कॉम्पैक्टनेस के बराबर नहीं है।)
# एक मीट्रिक स्थान {{mvar|M}} कॉम्पैक्ट है अगर यह पूर्ण और पूरी तरह से घिरा हुआ है। (यह परिभाषा मीट्रिक गुणों के संदर्भ में लिखी गई है और सामान्य टोपोलॉजिकल स्पेस के लिए इसका कोई मतलब नहीं है, लेकिन फिर भी यह टोपोलॉजिकल रूप से अपरिवर्तनीय है क्योंकि यह कॉम्पैक्टनेस के बराबर है।)
एक कॉम्पैक्ट स्पेस का एक उदाहरण बंद अंतराल है {{closed-closed|0, 1}}.


पूर्णता के समान कारणों के लिए कॉम्पैक्टनेस महत्वपूर्ण है: इससे सीमाएँ खोजना आसान हो जाता है। एक अन्य महत्वपूर्ण उपकरण लेब्सग्यू का नंबर लेम्मा है, जो दर्शाता है कि किसी कॉम्पैक्ट स्पेस के किसी भी खुले कवर के लिए, कवर के किसी एक सेट के अंदर प्रत्येक बिंदु अपेक्षाकृत गहरा होता है।
एक ''खुला समुच्चय'' एक समुच्चय है जो इसके सभी बिंदुओं के समीप का एक क्षेत्र है। यह इस प्रकार है कि खुली गेंदें, {{mvar|M}}  पर एक सांस्थिति के लिए [[ आधार (टोपोलॉजी) |आधार]] बनाती हैं। दूसरे शब्दों में, {{mvar|M}}  के खुले समुच्चय पूर्ण रूप से खुली गेंदों के संघ होते हैं। किसी भी सांस्थिति के समान, बंद समुच्चय खुले समुच्चयों के पूरक होते हैं। समुच्चय खुले और बंद दोनों और साथ ही न तो खुले और न ही बंद हो सकते हैं।
<!-- क्या इसे मुख्य मेट्रिक स्पेस आलेख में होना आवश्यक है?


प्रत्येक कॉम्पैक्ट मीट्रिक स्थान दूसरा गणनीय है,<ref>{{cite web|url=http://planetmath.org/encyclopedia/CompactMetricSpacesAreSecondCountable.html|title=PlanetMath: एक कॉम्पैक्ट मीट्रिक स्थान दूसरी गणना योग्य है|website=planetmath.org|access-date=2 May 2018|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20090205003114/http://planetmath.org/encyclopedia/CompactMetricSpacesAreSecondCountable.html|archive-date=5 February 2009}}</ref> और कैंटर सेट की एक सतत छवि है। (बाद का परिणाम पावेल अलेक्जेंड्रोव और पावेल सैमुइलोविच उरीसोहन के कारण है।)
यह सांस्थिति मीट्रिक स्थान के बारे में सम्पूर्ण जानकारी नहीं रखती है। उदाहरण के लिए, ऊपर दी गई दूरियाँ {{math|''d''<sub>1</sub>}}, {{math|''d''<sub>2</sub>}}, तथा {{math|''d''<sub>∞</sub>}} <math>\R^2</math> पर समान सांस्थिति को प्रेरित करती हैं, हालांकि ये कई स्थितियों में अलग व्यवहार करती हैं। इसी प्रकार, यूक्लिड मीट्रिक के साथ <math>\R</math> और प्रेरित मीट्रिक के साथ इसका उप-स्थान (0, 1) [[ समरूपता |समरूप]] होते हैं लेकिन इनके पास बहुत अलग मीट्रिक गुण होते हैं।


== मीट्रिक रिक्त स्थान के बीच कार्य ==
इसके विपरीत, प्रत्येक सांस्थितीय स्थान को एक मीट्रिक नहीं दिया जा सकता है। एक मीट्रिक के साथ संगत सांस्थितीय स्थानों को ''मीट्रिक-योग्य'' कहा जाता है और विशेषतः कई प्रकार से अच्छा व्यवहार किया जाता है: विशेष रूप से, ये [[ पैराकॉम्पैक्ट स्पेस |अर्द्धसघन स्थान]]<ref>Rudin, Mary Ellen.  [https://www.jstor.org/stable/2035708 A new proof that metric spaces are paracompact] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20160412015215/http://www.jstor.org/stable/2035708 |date=2016-04-12 }}.  Proceedings of the American Mathematical Society, Vol. 20, No. 2. (Feb., 1969), p. 603.</ref> हौसडॉर्फ स्थान<ref>{{PlanetMath reference|urlname=MetricSpacesAreHausdorff|id=5838|title=metric spaces are Hausdorff}}</ref> (इसलिए [[ सामान्य स्थान |सामान्य]]) और [[ प्रथम-गणनीय स्थान |प्रथम-गणनीय स्थान]] हैं।{{efn|Balls with rational radius around a point {{mvar|x}} form a [[neighborhood basis]] for that point.}} नागाटा– स्मिरनोव मीट्रिकता प्रमेय, मीट्रिक के संदर्भ के बिना अन्य सांस्थितीय गुणों के संदर्भ में मीट्रिक-योग्यता के लक्षणों का वर्णन करती है।
[[File:Functions between metric spaces.svg|thumb|upright=1.25|मीट्रिक रिक्त स्थान के बीच कार्यों के प्रकार का [[ यूलर आरेख ]]]]टोपोलॉजिकल स्पेस या बीजगणितीय संरचनाओं जैसे कि [[ समूह (गणित) ]] या रिंग (गणित) के मामले के विपरीत, मीट्रिक रिक्त स्थान के बीच कोई भी सही प्रकार का आकारिकी नहीं है। संरचना-संरक्षण कार्य। इसके बजाय, व्यक्ति अपने लक्ष्यों के आधार पर विभिन्न प्रकार के कार्यों के साथ काम करता है। इस पूरे खंड में, मान लीजिए कि <math>(M_1,d_1)</math> तथा <math>(M_2,d_2)</math> दो मीट्रिक रिक्त स्थान हैं। फ़ंक्शन और मानचित्र शब्द का परस्पर उपयोग किया जाता है।


===सममिति ===
=== अभिसरण ===
{{main|Isometry}}
यूक्लिड के अंतरिक्ष में [[ अनुक्रम की सीमा |अनुक्रमों]] के अभिसरण को निम्नानुसार परिभाषित किया गया है:
संरचना-संरक्षण मानचित्र की एक व्याख्या वह है जो दूरी फ़ंक्शन को पूरी तरह से संरक्षित करती है:
:एक अनुक्रम {{math|(''x<sub>n</sub>'')}}, एक बिंदु {{mvar|x}} में अभिसरित हो जाता है यदि प्रत्येक {{math|ε > 0}} के लिए एक ऐसा पूर्णांक {{mvar|N}} है, जिसमें सभी {{math|''n'' > ''N''}} के लिए, {{math|''d''(''x<sub>n</sub>'', ''x'') < ε}}।
: एक समारोह <math>f:M_1 \to M_2</math> दूरी-संरक्षण है{{sfn|Burago|Burago|Ivanov|2001|p=2}} यदि प्रत्येक जोड़ी अंक के लिए {{mvar|x}} तथा {{mvar|y}} में {{math|''M''<sub>1</sub>}}, <math display="block">d_2(f(x),f(y))=d_1(x,y).</math>
सांस्थितीय स्थान में अनुक्रमों का अभिसरण निम्नानुसार परिभाषित किया गया है:
यह मीट्रिक अंतरिक्ष स्वयंसिद्धों से इस प्रकार है कि दूरी-संरक्षण कार्य इंजेक्शन है। एक विशेषण दूरी-संरक्षण कार्य को एक आइसोमेट्री कहा जाता है।<ref>{{harvnb|Burago|Burago|Ivanov|2001|p=2}}.<br/>Some authors refer to any distance-preserving function as an isometry, e.g. {{harvnb|Munkres|2000|p=181}}.</ref> इस आलेख में वर्णित रिक्त स्थान के बीच एक आइसोमेट्री का एक शायद गैर-स्पष्ट उदाहरण नक्शा है <math>f:(\R^2,d_1) \to (\R^2,d_\infty)</math> द्वारा परिभाषित
:एक अनुक्रम {{math|(''x<sub>n</sub>'')}}, एक बिंदु {{mvar|x}} पर अभिसरित हो जाता है यदि {{mvar|x}} को सम्मिलित करने वाले प्रत्येक खुले समुच्चय {{mvar|U}} के लिए, एक ऐसा पूर्णांक {{mvar|N}} है, जिसमें सभी {{math|''n'' > ''N''}} के लिए, <math>x_n \in U</math>
<math display="block">f(x,y)=(x+y,x-y).</math>
मीट्रिक स्थान में, ये दोनों परिभाषाएँ अर्थपूर्ण और समतुल्य हैं। यह मीट्रिक स्थान के सांस्थितीय गुणों के लिए एक सामान्य प्रतिरूप (पैटर्न) है: जबकि उन्हें विशुद्ध रूप से सांस्थितीय विधि से परिभाषित किया जा सकता है, प्रायः इसमें एक ऐसी विधि होती है जो ऐसे मीट्रिक का उपयोग करती है जिसे प्रकट करना आसान है या जो वास्तविक विश्लेषण से अधिक परिचित है।
यदि रिक्त स्थान के बीच एक आइसोमेट्री है {{math|''M''<sub>1</sub>}} तथा {{math|''M''<sub>2</sub>}}, उन्हें आइसोमेट्रिक कहा जाता है। मीट्रिक रिक्त स्थान जो आइसोमेट्रिक हैं, [[ समाकृतिकता ]] हैं।


=== सतत मानचित्र ===
=== पूर्णता ===
{{Main|Continuous function (topology)}}
{{main|पूर्ण मीट्रिक स्थान}}
स्पेक्ट्रम के दूसरे छोर पर, कोई पूरी तरह से मीट्रिक संरचना के बारे में भूल सकता है और [[ निरंतर कार्य (टोपोलॉजी) ]] का अध्ययन कर सकता है, जो केवल टोपोलॉजिकल संरचना को संरक्षित करता है। मीट्रिक रिक्त स्थान के लिए निरंतरता की कई समान परिभाषाएँ हैं। सबसे महत्वपूर्ण हैं:
अनौपचारिक रूप से, एक मीट्रिक स्थान पूर्ण होता है यदि इसमें कोई "लुप्त बिंदु" नहीं होता है: ऐसे दिखने वाले प्रत्येक क्रम को वास्तव में अभिसरण करना चाहिए।
* टोपोलॉजिकल परिभाषा। एक समारोह <math>f\,\colon M_1\to M_2</math> निरंतर है यदि प्रत्येक खुले सेट के लिए {{mvar|U}} में {{math|''M''<sub>2</sub>}}, [[ पूर्व छवि ]] <math>f^{-1}(U)</math> खुला है।
* क्रमिक निरंतरता। एक समारोह <math>f\,\colon M_1\to M_2</math> निरंतर है यदि जब भी कोई अनुक्रम {{math|(''x<sub>n</sub>'')}} एक बिंदु में परिवर्तित हो जाता है {{mvar|x}} में {{math|''M''<sub>1</sub>}}, क्रम <math>f(x_1),f(x_2),\ldots</math> बिंदु पर अभिसरण करता है {{math|''f''(''x'')}} में {{math|''M''<sub>2</sub>}}.
: (ये पहली दो परिभाषाएं सभी टोपोलॉजिकल स्पेस के लिए समान नहीं हैं।)
* 'ε-δ परिभाषा।' एक समारोह <math>f\,\colon M_1\to M_2</math> निरंतर है यदि प्रत्येक बिंदु के लिए {{mvar|x}} में {{math|''M''<sub>1</sub>}} और हर {{math|ε > 0}} वहां मौजूद {{math|δ > 0}} ऐसा कि सभी के लिए {{mvar|y}} में {{math|''M''<sub>1</sub>}} अपने पास <math display="block">d_1(x,y) < \delta \implies d_2(f(x),f(y)) < \varepsilon.</math>
एक होमियोमॉर्फिज्म एक सतत नक्शा है जिसका व्युत्क्रम भी निरंतर है; अगर बीच में एक होमियोमॉर्फिज्म है {{math|''M''<sub>1</sub>}} तथा {{math|''M''<sub>2</sub>}}, उन्हें होमियोमॉर्फिक कहा जाता है। होमोमोर्फिक रिक्त स्थान टोपोलॉजी के दृष्टिकोण से समान हैं, लेकिन बहुत भिन्न मीट्रिक गुण हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, <math>\R</math> असीमित और पूर्ण है, जबकि {{open-open|0, 1}} सीमित है लेकिन पूर्ण नहीं है।


=== समान रूप से निरंतर नक्शे ===
इसे यथार्थ बनाने के लिए: मीट्रिक स्थान {{mvar|M}} में एक अनुक्रम {{math|(''x<sub>n</sub>'')}} ''कॉशी'' है यदि प्रत्येक {{math|ε > 0}} के लिए एक ऐसा पूर्णांक {{mvar|N}} है जिसमें सभी {{math|''m'', ''n'' > ''N''}} के लिए, {{math|''d''(''x<sub>m</sub>'', ''x<sub>n</sub>'') < ε}}। त्रिभुज असमिका से, कोई भी अभिसरण अनुक्रम कॉशी है: यदि {{mvar|x<sub>m</sub>}} और {{mvar|x<sub>n</sub>}} दोनों सीमा से {{math|ε}} से कम दूरी पर हैं, तो वे परस्पर {{math|2ε}} से कम दूरी पर होते हैं। यदि इसका विलोम सत्य है - {{mvar|M}}  में प्रत्येक कॉची अनुक्रम अभिसरण करता है - तो {{mvar|M}}  पूर्ण होता है।
{{main|Uniform continuity}}
एक समारोह <math>f\,\colon M_1\to M_2</math> एकसमान निरंतरता है यदि प्रत्येक वास्तविक संख्या के लिए {{math|ε > 0}} वहां मौजूद {{math|δ > 0}} ऐसा है कि सभी बिंदुओं के लिए {{mvar|x}} तथा {{mvar|y}} में {{math|''M''<sub>1</sub>}} ऐसा है कि <math>d(x,y)<\delta</math>, अपने पास <math display="block">d_2(f(x),f(y)) < \varepsilon.</math>
इस परिभाषा और निरंतरता की ε-δ परिभाषा के बीच एकमात्र अंतर क्वांटिफायर का क्रम है: का चुनाव केवल ε पर निर्भर होना चाहिए न कि बिंदु पर {{mvar|x}}. हालाँकि, इस सूक्ष्म परिवर्तन से बहुत फर्क पड़ता है। उदाहरण के लिए, समान रूप से निरंतर नक्शे में कॉची अनुक्रम लेते हैं {{math|''M''<sub>1</sub>}} में कॉची दृश्यों के लिए {{math|''M''<sub>2</sub>}}. इसका तात्पर्य यह है कि एक समान रूप से सतत मानचित्र के तहत एक पूर्ण स्थान की छवि पूर्ण है। दूसरे शब्दों में, एकसमान निरंतरता कुछ मीट्रिक गुणों को संरक्षित करती है जो विशुद्ध रूप से टोपोलॉजिकल नहीं हैं।


दूसरी ओर, हेन-कैंटोर प्रमेय कहता है कि यदि {{math|''M''<sub>1</sub>}} कॉम्पैक्ट है, तो हर निरंतर नक्शा समान रूप से निरंतर है। दूसरे शब्दों में, एकसमान निरंतरता कॉम्पैक्ट मीट्रिक रिक्त स्थान की किसी भी गैर-टोपोलॉजिकल विशेषताओं को अलग नहीं कर सकती है।
यूक्लिड के अंतरिक्ष पूर्ण होते हैं, जैसा कि <math>\R^2</math>, ऊपर वर्णित अन्य मीट्रिक के साथ है। अपूर्ण स्थान के दो उदाहरण (0, 1) और परिमेय हैं, जिनमें से प्रत्येक <math>\R</math> से प्रेरित मीट्रिक के साथ है। कोई भी (0, 1) के बारे में इस प्रकार विचार कर सकता है कि इसके अंत्य बिंदु 0 और 1 "लुप्त" हैं। सभी लुप्त परिमेय, अपरिमेय हैं, क्योंकि किसी भी अपरिमेय के पास <math>\R</math> में परिमेय का एक क्रम होता है। (उदाहरण के लिए, इसके क्रमिक दशमलव सन्निकटन)। इन उदाहरणों से पता चलता है कि पूर्णता एक सांस्थितीय गुण नहीं है, क्योंकि <math>\R</math> पूर्ण है, लेकिन समरूप स्थान (0, 1) पूर्ण नहीं है।


===लिप्सचिट्ज़ मानचित्र और संकुचन ===
"लुप्त अंक" की इस धारणा को यथार्थ बनाया जा सकता है। वास्तव में, प्रत्येक मीट्रिक स्थान में एक अद्वितीय पूर्णता होती है, जो एक पूर्ण स्थान होता है जिसमें दिए गए स्थान को सघन उपसमुच्चय के रूप में सम्मिलित किया जाता है। उदाहरण के लिए, {{closed-closed|0, 1}}, (0, 1) की पूर्णता है, और वास्तविक संख्याएँ परिमेय की पूर्णता हैं।
{{Main|Lipschitz continuity}}
एक लिप्सित्ज़ निरंतरता वह है जो दूरी को अधिकतम एक सीमित कारक द्वारा फैलाती है। औपचारिक रूप से, एक वास्तविक संख्या दी गई {{math|''K'' > 0}}, नक्शा <math>f\,\colon M_1\to M_2</math> है {{mvar|K}}-लिप्सचिट्ज़ अगर
<math display="block">d_2(f(x),f(y))\leq K d_1(x,y)\quad\text{for all}\quad x,y\in M_1.</math>
लिप्सचिट्ज़ मानचित्र मीट्रिक ज्यामिति में विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि वे दूरी-संरक्षित मानचित्रों की तुलना में अधिक लचीलापन प्रदान करते हैं, लेकिन फिर भी मीट्रिक का आवश्यक उपयोग करते हैं।{{sfn|Gromov|2007|p=xvii}} उदाहरण के लिए, एक मीट्रिक स्थान में एक वक्र चाप की लंबाई (परिमित लंबाई है) है यदि और केवल अगर इसमें लिप्सचिट्ज़ पुनर्मूल्यांकन है।


1-लिप्सचिट्ज़ मानचित्र को कभी-कभी गैर-विस्तारित या मीट्रिक मानचित्र कहा जाता है। मीट्रिक मानचित्रों को आमतौर पर [[ मीट्रिक रिक्त स्थान की श्रेणी ]] के आकारिकी के रूप में लिया जाता है।
चूंकि पूर्ण स्थान के साथ कार्य करना सामान्यतः आसान होता है, अतः संपूर्ण गणित में पूर्णता महत्वपूर्ण होती है। उदाहरण के लिए, अमूर्त बीजगणित में, ''p''-एडिक संख्याओं को एक अलग मीट्रिक के तहत परिमेय की पूर्णता के रूप में परिभाषित किया गया है। पूर्णता, कार्यात्मक विश्लेषण में एक उपकरण के रूप में विशेष रूप से सामान्य है। प्रायः किसी के पास अच्छे फलनों का एक समुच्चय और उनके बीच दूरियों को मापने की एक विधि होती है। इस मीट्रिक स्थान की पूर्णता को लेने पर फलनों का एक नया समुच्चय प्राप्त है जो कम अच्छा हो सकता है, लेकिन फिर भी उपयोगी होता है क्योंकि यह महत्वपूर्ण प्रकार से मूल अच्छे फलनों के समान व्यवहार करता है। उदाहरण के लिए, अवकल समीकरणों के [[ कमजोर समाधान |अशक्त हल]] सामान्यतः अच्छे फलनों के मूल स्थान के स्थान पर पूर्णता (एक [[ सोबोलेव स्पेस |सोबोलेव स्थान]]) में स्थित होते हैं जिसके लिए [[ अंतर समीकरण |अवकल समीकरण]] वास्तव में अर्थपूर्ण होता है।
=== परिबद्ध और पूर्णतः परिबद्ध स्थान ===
[[File:Diameter of a Set.svg|thumb|एक समुच्चय का व्यास।|250x250px]]
{{See also|परिबद्ध समुच्चय}}
एक मीट्रिक स्थान {{mvar|M}}  परिबद्ध होता है, यदि कोई {{mvar|r}} ऐसा हो कि {{mvar|M}}  में कोई भी बिंदु-युग्म, {{mvar|r}} से अधिक दूरी पर न हो।{{efn|In the context of [[Interval (mathematics)|interval]]s in the real line, or more generally regions in Euclidean space, bounded sets are sometimes referred to as "finite intervals" or "finite regions".  However, they do not typically have a finite number of elements, and while they all have finite [[Lebesgue measure|volume]], so do many unbounded sets.  Therefore this terminology is imprecise.}} ऐसे न्यूनतम {{mvar|r}} को {{mvar|M}}  का {{visible anchor|[[व्यास]]|एक मीट्रिक स्थान का व्यास}} कहा जाता है।


{{mvar|K}}-लिप्सचिट्ज़ के लिए नक्शा {{math|''K'' < 1}} [[ संकुचन मानचित्रण ]] कहलाता है। [[ बनच फिक्स्ड-पॉइंट प्रमेय ]] में कहा गया है कि अगर {{mvar|M}} एक पूर्ण मीट्रिक स्थान है, तो प्रत्येक संकुचन <math>f:M \to M</math> एक अद्वितीय [[ निश्चित बिंदु (गणित) ]] स्वीकार करता है। यदि मीट्रिक स्थान {{mvar|M}} कॉम्पैक्ट है, परिणाम थोड़ी कमजोर स्थिति के लिए है {{mvar|f}}: नक्षा <math>f:M \to M</math> एक अद्वितीय निश्चित बिंदु स्वीकार करता है यदि
स्थान {{mvar|M}} को प्रीकॉम्पैक्ट या पूर्णतः परिबद्ध कहा जाता है, यदि प्रत्येक {{math|''r'' > 0}} के लिए त्रिज्या {{mvar|r}} की खुली गेंदों द्वारा {{mvar|M}} का एक परिमित कवर होता है। प्रत्येक पूर्णतः परिबद्ध स्थान परिबद्ध होता है। इसे देखने के लिए, कुछ स्वेच्छ {{mvar|r}} के लिए {{mvar|r}}-गेंदों द्वारा परिमित कवर से प्रारंभ करें। चूँकि इन गेंदों के केंद्रों से मिलकर बना {{mvar|M}} का उपसमुच्चय परिमित होता है, अतः इसमें परिमित व्यास होता है, जिसे {{mvar|D}} कहते हैं। त्रिभुज असमिका से, पूरे स्थान का व्यास अधिकतम {{math|''D'' + 2''r''}} है। इसका विलोम इसके लिए सत्य नहीं है: मीट्रिक स्थान का एक उदाहरण असतत मीट्रिक के साथ <math>\R^2</math> है, जो परिबद्ध तो है लेकिन पूर्णतः परिबद्ध नहीं है।
<math display="block"> d(f(x), f(y)) < d(x, y) \quad \mbox{for all} \quad x \ne y \in M_1.</math>


=== सघनता ===
{{Main|सघन स्थान}}
सघनता एक सांस्थितीय गुण है, जो यूक्लिड के अंतरिक्ष के एक बंद और परिबद्ध उपसमुच्चय के गुणों को सामान्यीकृत करती है। मीट्रिक स्थान में सघनता की कई समतुल्य परिभाषाएँ हैं:
# एक मीट्रिक स्थान {{mvar|M}}  सघन होता है यदि प्रत्येक खुले कवर में एक परिमित उप-कवर (सामान्य सांस्थितीय परिभाषा) है।
#एक मीट्रिक स्थान {{mvar|M}}  सघन होता है यदि प्रत्येक अनुक्रम में एक अभिसरण अनुक्रम है। (सामान्य सांस्थितीय स्थान के लिए इसे [[ क्रमिक रूप से कॉम्पैक्ट स्पेस |अनुक्रमिक सघनता]] कहा जाता है, जो सघनता के समान नहीं है।)
# एक मीट्रिक स्थान {{mvar|M}}  सघन होता है यदि यह पूर्ण और पूर्णतः परिबद्ध है। (यह परिभाषा मीट्रिक गुणों के संदर्भ में लिखी गई है और सामान्य सांस्थितीय स्थान के लिए इसका कोई अर्थ नहीं है, लेकिन फिर भी यह स्थैतिक रूप से अपरिवर्तनीय है क्योंकि यह सघनता के समान है।)
सघन स्थान का एक उदाहरण बंद (संवृत) अंतराल {{closed-closed|0, 1}} है।


===अर्ध-सममिति ===
पूर्णता के समान कारणों के लिए सघनता महत्वपूर्ण है: इससे सीमाओं की प्राप्ति आसान हो जाती है। एक अन्य महत्वपूर्ण उपकरण लेब्सग्यू की संख्या प्रमेयिका है, जो यह दर्शाती है कि किसी सघन स्थान के किसी भी खुले कवर के लिए, कवर के किसी एक समुच्चय के अंदर प्रत्येक बिंदु अपेक्षाकृत गहन होता है।
{{Main|Quasi-isometry}}
== निर्माण ==
एक [[ अर्ध isometry ]] एक नक्शा है जो एक मीट्रिक स्थान की बड़े पैमाने पर संरचना को संरक्षित करता है। अर्ध-सममिति निरंतर नहीं होनी चाहिए। उदाहरण के लिए, <math>\R^2</math> और इसके उप-स्थान <math>\Z^2</math> अर्ध-सममितीय हैं, भले ही एक जुड़ा हुआ है और दूसरा असतत है। ज्यामितीय समूह सिद्धांत में अर्ध-आइसोमेट्री का तुल्यता संबंध महत्वपूर्ण है: varc-Milnor lemma बताता है कि सभी रिक्त स्थान जिन पर समूह [[ ज्यामितीय समूह क्रिया ]] अर्ध-आइसोमेट्रिक हैं।{{sfn|Margalit|Thomas|2017}}
औपचारिक रूप से, नक्शा <math>f\,\colon M_1\to M_2</math> यदि स्थिरांक मौजूद हैं तो एक अर्ध-आइसोमेट्रिक एम्बेडिंग है {{math|''A'' ≥ 1}} तथा {{math|''B'' ≥ 0}} ऐसा है कि
<math display="block">\frac{1}{A} d_2(f(x),f(y))-B\leq d_1(x,y)\leq A d_2(f(x),f(y))+B \quad\text{ for all }\quad x,y\in M_1.</math>
यह एक अर्ध-सममिति है यदि इसके अतिरिक्त यह अर्ध-विशेषण है, अर्थात एक स्थिरांक है {{math|''C'' ≥ 0}} ऐसा है कि हर बिंदु में <math>M_2</math> सबसे अधिक दूरी पर है {{mvar|C}} छवि के किसी बिंदु से <math>f(M_1)</math>.
 
=== मीट्रिक अंतरिक्ष तुल्यता की धारणा ===
{{See also|Equivalence of metrics}}
दो मीट्रिक रिक्त स्थान दिए गए <math>(M_1, d_1)</math> तथा <math>(M_2, d_2)</math>:
*उन्हें होमोमोर्फिक (टोपोलॉजिकल रूप से आइसोमॉर्फिक) कहा जाता है यदि उनके बीच एक होमोमोर्फिज्म होता है (यानी, निरंतर व्युत्क्रम के साथ एक निरंतर [[ द्विभाजन ]])। यदि <math>M_1=M_2</math> और पहचान नक्शा एक समरूपता है, तो <math>d_1</math> तथा <math>d_2</math> टोपोलॉजिकली समकक्ष कहा जाता है।
*यदि उनके बीच एक समान समरूपता है (अर्थात, एक समान रूप से निरंतर व्युत्क्रम के साथ एक समान रूप से निरंतर द्विभाजन)।
*उन्हें बिलिप्सचिट्ज़ होमियोमॉर्फिक कहा जाता है यदि उनके बीच एक बिलिप्सचिट्ज़ आक्षेप होता है (यानी, लिप्सचिट्ज़ व्युत्क्रम के साथ एक लिप्सचिट्ज़ आक्षेप)।
*यदि उनके बीच एक (विशेषण) [[ आइसोमेट्री ]] है तो उन्हें आइसोमेट्रिक कहा जाता है। इस मामले में, दो मीट्रिक रिक्त स्थान अनिवार्य रूप से समान हैं।
*यदि उनके बीच अर्ध-सममिति हो तो उन्हें अर्ध-सममितीय कहा जाता है।
 
== अतिरिक्त संरचना के साथ मीट्रिक रिक्त स्थान ==
 
=== सामान्य वेक्टर रिक्त स्थान ===
{{anchor|Norm induced metric|Relation of norms and metrics}}
{{Main|Normed vector space}}
एक आदर्श वेक्टर स्पेस एक वेक्टर स्पेस है जो एक [[ मानदंड (गणित) ]] से सुसज्जित है, जो एक ऐसा कार्य है जो वैक्टर की लंबाई को मापता है। एक वेक्टर का मानदंड {{mvar|v}} आमतौर पर द्वारा निरूपित किया जाता है <math>\lVert v \rVert</math>. किसी भी मानक सदिश स्थान को एक मीट्रिक से सुसज्जित किया जा सकता है जिसमें दो वैक्टरों के बीच की दूरी {{mvar|x}} तथा {{mvar|y}} द्वारा दिया गया है
<math display="block">d(x,y)=\lVert x-y \rVert.</math>
मीट्रिक {{mvar|d}} आदर्श से प्रेरित कहा जाता है <math>\lVert{\cdot}\rVert</math>. इसके विपरीत,{{sfn|Narici|Beckenstein|2011|pp=47–66}} अगर एक मीट्रिक {{mvar|d}} एक वेक्टर अंतरिक्ष पर {{mvar|X}} है
* अनुवाद अपरिवर्तनीय: <math>d(x,y) = d(x+a,y+a)</math> हरएक के लिए {{mvar|x}}, {{mvar|y}}, तथा {{mvar|a}} में {{mvar|X}}; तथा
*पूर्ण एकरूपता|{{visible anchor|absolutely homogeneous|Homogeneous metric}}: <math>d(\alpha x, \alpha y) = |\alpha| d(x,y)</math> हरएक के लिए {{mvar|x}} तथा {{mvar|y}} में {{mvar|X}} और वास्तविक संख्या {{math|α}};
तो यह मानदंड से प्रेरित मीट्रिक है
<math display="block">\lVert x \rVert = d(x,0).</math>
[[ सेमिनॉर्म ]] और [[ स्यूडोमेट्रिक स्पेस ]] के बीच एक समान संबंध है।
 
मानदंड से प्रेरित मीट्रिक के उदाहरणों में मेट्रिक्स हैं {{math|''d''<sub>1</sub>}}, {{math|''d''<sub>2</sub>}}, तथा {{math|''d''<sub>∞</sub>}} पर <math>\R^2</math>, जो क्रमशः [[ मैनहट्टन मानदंड ]], [[ यूक्लिडियन मानदंड ]] और [[ अधिकतम मानदंड ]] से प्रेरित हैं। अधिक आम तौर पर, [[ कुराटोवस्की एम्बेडिंग ]] किसी को किसी भी मीट्रिक स्थान को एक आदर्श वेक्टर स्थान के उप-स्थान के रूप में देखने की अनुमति देता है।
 
कार्यात्मक विश्लेषण में अनंत-आयामी आदर्श वेक्टर रिक्त स्थान, विशेष रूप से कार्यों के रिक्त स्थान का अध्ययन किया जाता है। इस संदर्भ में पूर्णता विशेष रूप से महत्वपूर्ण है: एक पूर्ण आदर्श सदिश स्थान को बनच स्थान के रूप में जाना जाता है। आदर्श वेक्टर रिक्त स्थान की एक असामान्य संपत्ति यह है कि उनके बीच [[ रैखिक परिवर्तन ]] निरंतर होते हैं यदि वे लिप्सचिट्ज़ हैं। इस तरह के परिवर्तनों को बाध्य ऑपरेटरों के रूप में जाना जाता है।
 
=== लंबाई रिक्त स्थान ===
[[File:approximate arc length.svg|thumb|एक वक्र की चाप लंबाई के लिए एक संभावित सन्निकटन। ध्यान दें कि सन्निकटन कभी भी चाप की लंबाई से अधिक लंबा नहीं होता है, चाप की लंबाई की परिभाषा को सर्वोच्च के रूप में सही ठहराता है।]]
{{Main|Intrinsic metric}}
मीट्रिक स्थान में [[ वक्र ]] {{math|(''M'', ''d'')}} एक सतत कार्य है <math>\gamma:[0,T] \to M</math>. चाप की लंबाई {{math|γ}} द्वारा मापा जाता है
<math display="block">L(\gamma)=\sup_{0=x_0<x_1<\cdots<x_n=T} \left\{\sum_{k=1}^n d(\gamma(x_{k-1}),\gamma(x_k))\right\}.</math>
सामान्य तौर पर, यह सर्वोच्च अनंत हो सकता है; परिमित लंबाई के वक्र को सुधारीय कहा जाता है।{{sfn|Burago|Burago|Ivanov|2001|loc=Definition 2.3.1}} मान लीजिए कि वक्र की लंबाई {{math|γ}} इसके समापन बिंदुओं के बीच की दूरी के बराबर है—अर्थात, यह इसके समापन बिंदुओं के बीच सबसे छोटा संभव पथ है। चाप की लंबाई से पुनरावृति के बाद, {{math|γ}} [[ भूगणित ]] बन जाता है: एक वक्र जो एक दूरी-संरक्षण कार्य है।{{sfn|Margalit|Thomas|2017}} जियोडेसिक अपने किन्हीं दो बिंदुओं के बीच सबसे छोटा संभव पथ है।{{efn|This differs from usage in [[Riemannian geometry]], where geodesics are only locally shortest paths.  Some authors define geodesics in metric spaces in the same way.{{sfn|Burago|Burago|Ivanov|2001|loc=Definition 2.5.27}}{{sfn|Gromov|2007|loc=Definition 1.9}}}}


जियोडेसिक मेट्रिक स्पेस एक मेट्रिक स्पेस है जो अपने किन्हीं दो बिंदुओं के बीच एक जियोडेसिक को स्वीकार करता है। रिक्त स्थान <math>(\R^2,d_1)</math> तथा <math>(\R^2,d_2)</math> दोनों जियोडेसिक मेट्रिक स्पेस हैं। में <math>(\R^2,d_2)</math>, जियोडेसिक्स अद्वितीय हैं, लेकिन में <math>(\R^2,d_1)</math>, अक्सर दो बिंदुओं के बीच असीम रूप से कई भूगणित होते हैं, जैसा कि लेख के शीर्ष पर चित्र में दिखाया गया है।
=== गुणनफल मीट्रिक स्थान ===
{{main|गुणनफल मीट्रिक}}
यदि <math>(M_1,d_1),\ldots,(M_n,d_n)</math> मीट्रिक स्थान हैं, और {{mvar|N}}, <math>\mathbb R^n</math> पर यूक्लिड का मानक है, तब <math>\bigl(M_1 \times \cdots \times M_n, d_\times\bigr)</math> एक मीट्रिक स्थान है, जहाँ [[ उत्पाद मीट्रिक |गुणनफल मीट्रिक]] को निम्न प्रकार से परिभाषित किया जाता है:<math display="block">d_\times\bigl((x_1,\ldots,x_n),(y_1,\ldots,y_n)\bigr) = N\bigl(d_1(x_1,y_1),\ldots,d_n(x_n,y_n)\bigr),</math>और प्रेरित सांस्थिति, [[ उत्पाद टोपोलॉजी |गुणनफल सांस्थिति]] से सहमत है। परिमित विमाओं में मानकों की तुल्यता से, एक सांस्थितीय समकक्ष मीट्रिक को प्राप्त किया जाता है यदि {{mvar|N}}, [[ टैक्सीकैब मानदंड |टैक्सीकैब मानक]], एक p-मानक, अधिकतम मानक, या कोई अन्य मानक है जो धनात्मक {{mvar|n}}-ट्यूपल के निर्देशांक में वृद्धि होने पर कम नहीं होता है (त्रिभुज की असमिका को स्वीकार करते हुए)।


अंतरिक्ष {{mvar|M}} एक लंबा स्थान है (या मीट्रिक {{mvar|d}} आंतरिक है) यदि किन्हीं दो बिंदुओं के बीच की दूरी {{mvar|x}} तथा {{mvar|y}} उनके बीच पथों की लंबाई का न्यूनतम है। जियोडेसिक मेट्रिक स्पेस के विपरीत, अधिकतम को प्राप्त करने की आवश्यकता नहीं है। एक लंबाई वाले स्थान का एक उदाहरण जो भूगर्भीय नहीं है, यूक्लिडियन विमान माइनस द ओरिजिन है: पॉइंट्स {{math|(1, 0)}} तथा {{math|(-1, 0)}} लंबाई के पथों द्वारा मनमाने ढंग से 2 के करीब जोड़ा जा सकता है, लेकिन लंबाई 2 के पथ से नहीं। एक मीट्रिक स्थान का एक उदाहरण जो लंबाई की जगह नहीं है, गोले पर सीधी रेखा मीट्रिक द्वारा दिया जाता है: दो के बीच की सीधी रेखा पृथ्वी के केंद्र के माध्यम से बिंदु सतह के साथ किसी भी पथ से छोटा है।


किसी भी मीट्रिक स्थान को देखते हुए {{math|(''M'', ''d'')}}, कोई एक नया, आंतरिक दूरी फ़ंक्शन परिभाषित कर सकता है {{math|''d''<sub>intrinsic</sub>}} पर {{mvar|M}} बिंदुओं के बीच की दूरी निर्धारित करके {{mvar|x}} तथा {{mvar|y}} का न्यूनतम होना {{mvar|d}}-उनके बीच पथों की लंबाई। उदाहरण के लिए, यदि {{mvar|d}} गोले पर सीधी रेखा की दूरी है, तो {{math|''d''<sub>intrinsic</sub>}} महान-वृत्त दूरी है। हालांकि, कुछ मामलों में {{math|''d''<sub>intrinsic</sub>}} अनंत मान हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, यदि {{mvar|M}} सबस्पेस मीट्रिक के साथ [[ कोच हिमपात ]] है {{mvar|d}} से प्रेरित <math>\R^2</math>, तो परिणामी आंतरिक दूरी अलग-अलग बिंदुओं के किसी भी जोड़े के लिए अनंत है।
इसी प्रकार, मीट्रिक का उपयोग करके कई मीट्रिक स्थानों के सांस्थितीय गुणनफल पर एक मीट्रिक प्राप्त किया जा सकता है:<math display="block">d(x,y)=\sum_{i=1}^\infty \frac1{2^i}\frac{d_i(x_i,y_i)}{1+d_i(x_i,y_i)}.</math>असंख्य रूप से कई मीट्रिक स्थानों के सांस्थितीय गुणनफल को मीट्रिक-योग्य होने की आवश्यकता नहीं होती है। उदाहरण के लिए, <math>\mathbb{R}</math> की प्रतियों का एक असंख्य गुणनफल प्रथम-गणनीय, और इस प्रकार मीट्रिक-योग्य नहीं है।


=== रिमेंनियन मैनिफोल्ड्स ===
=== विभाग मीट्रिक स्थान ===
{{Main|Riemannian manifold}}
यदि {{mvar|M}}, मीट्रिक {{mvar|d}} के साथ एक मीट्रिक स्थान है, और <math>\sim</math>, {{mvar|M}}  पर एक [[ तुल्यता संबंध |तुल्यता संबंध]] है, तो हम विभाग समुच्चय <math>M/\!\sim</math> को एक छद्ममितीय के साथ पूर्ण कर सकते हैं। दो तुल्यता वर्गों के बीच की दूरी <math>[x]</math> और <math>[y]</math> को निम्न प्रकार से परिभाषित किया गया है:<math display="block">d'([x],[y]) = \inf\{d(p_1,q_1)+d(p_2,q_2)+\dotsb+d(p_{n},q_{n})\},</math>जहाँ इन्फिमम को सभी परिमित अनुक्रमों <math>(p_1, p_2, \dots, p_n)</math> और <math>(q_1, q_2, \dots, q_n)</math> <math>p_1 \sim x</math> को <math>q_n \sim y</math>, <math>q_i \sim p_{i+1}, i=1,2,\dots, n-1</math> के साथ, पर अधिकतम लिया जाता है।{{sfn|Burago|Burago|Ivanov|2001|loc=Definition 3.1.12}} सामान्य रूप से यह केवल एक छद्ममितीय, अर्थात्, <math>d'([x],[y])=0</math> को परिभाषित करेगा, इसका आवश्यक रूप से यह अर्थ नहीं है कि <math>[x]=[y]</math>। हालांकि, कुछ तुल्यता संबंधों के लिए (उदाहरण के लिए, फलकों के साथ पॉलीहेड्रा को एक साथ चिपकाकर दिया गया), <math>d'</math> एक मीट्रिक है।<br />विभाग मीट्रिक <math>d'</math> की विशेषता निम्नलिखित [[ सार्वभौमिक संपत्ति |सार्वभौमिक]] गुण द्वारा होती है। यदि <math>f\,\colon(M,d)\to(X,\delta)</math>,  {{math|''f''(''x'') {{=}} ''f''(''y'')}} जब भी <math>x \sim y</math>, को संतुष्ट करने वाले मीट्रिक स्थान के बीच प्रतिचित्रित एक मीट्रिक (अर्थात् 1-लिप्सचिट्ज़) है, तब  <math>\overline{f}([x])=f(x)</math> द्वारा दिया गया प्रेरित फलन <math>\overline{f}\,\colon {M/\sim}\to X</math>, एक मीट्रिक प्रतिचित्रण <math>\overline{f}\,\colon (M/\sim,d')\to (X,\delta).</math> है।
एक रिमेंनियन मैनिफोल्ड एक रिमेंनियन [[ मीट्रिक टेंसर ]] से सुसज्जित एक स्थान है, जो हर बिंदु पर [[ स्पर्शरेखा स्थान ]] की लंबाई निर्धारित करता है। इसे असीम रूप से दूरी की धारणा को परिभाषित करने के बारे में सोचा जा सकता है। विशेष रूप से, एक अलग पथ <math>\gamma:[0, T] \to M</math> रिमेंनियन मैनिफोल्ड में {{mvar|M}} लंबाई को पथ के स्पर्शरेखा वेक्टर की लंबाई के अभिन्न के रूप में परिभाषित किया गया है:
<math display="block">L(\gamma)=\int_0^T |\dot\gamma(t)|dt.</math>
एक जुड़े हुए रिमेंनियन मैनिफोल्ड पर, एक तो दो बिंदुओं के बीच की दूरी को उनके बीच के चिकने रास्तों की लंबाई के रूप में परिभाषित करता है। यह निर्माण कई गुना पर अन्य प्रकार के इनफिनिटिमल मेट्रिक्स को सामान्यीकृत करता है, जैसे कि [[ उप-रिमेंनियन मैनिफोल्ड ]]|सब-रिमैनियन और [[ फिन्सलर मैनिफोल्ड ]]।


रीमैनियन मीट्रिक विशिष्ट रूप से दूरी फ़ंक्शन द्वारा निर्धारित किया जाता है; इसका मतलब यह है कि सिद्धांत रूप में, रिमेंनियन मैनिफोल्ड के बारे में सभी जानकारी को इसके डिस्टेंस फंक्शन से पुनर्प्राप्त किया जा सकता है। मीट्रिक ज्यामिति में एक दिशा रीमैनियन मैनिफोल्ड के गुणों के विशुद्ध रूप से मीट्रिक (सिंथेटिक ज्यामिति | सिंथेटिक) फॉर्मूलेशन ढूंढ रही है। उदाहरण के लिए, एक रीमैनियन मैनिफोल्ड एक CAT(k) स्थान है|{{math|CAT(''k'')}} अंतरिक्ष (एक सिंथेटिक स्थिति जो पूरी तरह से मीट्रिक पर निर्भर करती है) यदि और केवल यदि इसकी [[ अनुभागीय वक्रता ]] ऊपर से घिरी हुई है {{mvar|k}}.{{sfn|Burago|Burago|Ivanov|2001|p=127}} इस प्रकार {{math|CAT(''k'')}} रिक्त स्थान ऊपरी वक्रता सीमाओं को सामान्य मीट्रिक रिक्त स्थान पर सामान्यीकृत करते हैं।


=== मीट्रिक माप स्थान ===
विभाग मीट्रिक सदैव [[ भागफल टोपोलॉजी |विभाग सांस्थिति]] को प्रेरित नहीं करता है। उदाहरण के लिए, मीट्रिक स्थान <math>\N \times [0,1]</math> का सांस्थिति विभाग <math>(n, 0)</math> मीट्रिक-योग्य नहीं है, क्योंकि यह प्रथम-गणनीय नहीं है, लेकिन विभाग मीट्रिक उसी समुच्चय पर एक सुपरिभाषित मीट्रिक है जो स्थूलतर [[ टोपोलॉजी की तुलना |सांस्थिति]] को प्रेरित करता है। इसके अतिरिक्त, मूल सांस्थितीय स्थान पर अलग-अलग मीट्रिक (गणनीय रूप से कई अंतरालों का एक असंबद्ध संघ) विभाग पर विभिन्न सांस्थितियों का कारण बनते हैं।<ref>See {{harvnb|Burago|Burago|Ivanov|2001|loc=Example 3.1.17}}, although in this book the quotient <math>\N \times [0,1]/\N \times \{0\}</math> is incorrectly claimed to be homeomorphic to the topological quotient.</ref>


वास्तविक विश्लेषण दोनों मीट्रिक का उपयोग करता है <math>\R^n</math> और Lebesgue उपाय। इसलिए, विश्लेषण से कई विचारों के सामान्यीकरण स्वाभाविक रूप से मीट्रिक माप रिक्त स्थान में रहते हैं: रिक्त स्थान जिनमें एक माप (गणित) और एक मीट्रिक दोनों होते हैं जो एक दूसरे के साथ संगत होते हैं। औपचारिक रूप से, एक [[ मीट्रिक माप स्थान ]] एक बोरेल नियमित माप से सुसज्जित एक मीट्रिक स्थान होता है, जैसे कि प्रत्येक गेंद का सकारात्मक माप होता है।{{sfn|Heinonen|2007|p=191}} उदाहरण के लिए आयाम के यूक्लिडियन रिक्त स्थान {{mvar|n}}, और अधिक आम तौर पर {{mvar|n}}-आयामी रीमैनियन मैनिफोल्ड, स्वाभाविक रूप से एक मीट्रिक माप स्थान की संरचना होती है, जो लेबेस्ग माप से सुसज्जित होती है। कुछ [[ भग्न ]] मीट्रिक रिक्त स्थान जैसे सिएरपिन्स्की गैस्केट को α-आयामी हॉसडॉर्फ माप से सुसज्जित किया जा सकता है जहां α [[ हॉसडॉर्फ आयाम ]] है। सामान्य तौर पर, हालांकि, एक मीट्रिक स्थान में माप का स्पष्ट विकल्प नहीं हो सकता है।
एक सांस्थितीय स्थान [[ अनुक्रमिक स्थान |अनुक्रमिक]] होता है, यदि और केवल यदि यह एक मीट्रिक स्थान का (सांस्थितीय) विभाग है।<ref>Goreham, Anthony. [http://at.yorku.ca/p/a/a/o/51.pdf Sequential convergence in Topological Spaces] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20110604232111/http://at.yorku.ca/p/a/a/o/51.pdf |date=2011-06-04 }}. Honours' Dissertation, Queen's College, Oxford (April, 2001), p. 14</ref>
== मीट्रिक स्थानों का सामान्यीकरण ==


मीट्रिक माप रिक्त स्थान का एक अनुप्रयोग रीमैनियन मैनिफोल्ड से परे रिक्की वक्रता की धारणा को सामान्य बना रहा है। जिस प्रकार {{math|CAT(''k'')}} और अलेक्जेंड्रोव रिक्त स्थान स्केलर वक्रता सीमाओं को सामान्यीकृत करते हैं, आरसीडी रिक्त स्थान मीट्रिक माप रिक्त स्थान का एक वर्ग है जो रिक्की वक्रता पर निचली सीमाओं को सामान्यीकृत करता है।<ref>{{cite journal |last1=Gigli |first1=Nicola |title=आरसीडी स्पेस पर डिफरेंशियल कैलकुलस पर लेक्चर नोट्स|journal=Publications of the Research Institute for Mathematical Sciences |date=18 October 2018 |volume=54 |issue=4 |pages=855–918 |doi=10.4171/PRIMS/54-4-4 |arxiv=1703.06829|s2cid=119129867 }}</ref>
स्थानों की कई धारणाएँ हैं, जिनमें एक मीट्रिक स्थान की तुलना में कम, लेकिन एक सांस्थितीय स्थान से अधिक संरचना होती है।
*एकसमान स्थान, वे स्थान होते हैं जिनमें दूरियाँ परिभाषित नहीं होती हैं, लेकिन एकसमान निरंतरता होती है।
*[[ दृष्टिकोण स्थान |दृष्टिकोण स्थान,]] वे स्थान होते हैं जिनमें बिंदु-से-बिंदु की दूरियों के स्थान पर बिंदु-से-समुच्चय की दूरी को परिभाषित किया जाता है। [[ श्रेणी सिद्धांत |श्रेणी सिद्धांत]] के दृष्टिकोण से इनके पास विशेष रूप से अच्छे गुण हैं।
*निरंतरता स्थान, मीट्रिक स्थान और [[ पोसेट |पॉसमुच्चय]] का एक सामान्यीकरण है, जिसका उपयोग मीट्रिक स्थान और [[ डोमेन सिद्धांत |क्षेत्रीय]]-धारणाओं को एकीकृत करने के लिए किया जा सकता है।


मीट्रिक के लिए अभिगृहीतों को शिथिल करने की कई विधियाँ हैं, जो सामान्यीकृत मीट्रिक स्थान की विभिन्न धारणाओं को उत्पन्न करते हैं। इन सामान्यीकरणों को भी संयुक्त किया जा सकता है। इनका वर्णन करने के लिए प्रयुक्त शब्दावली पूरी तरह से मानकीकृत नहीं है। सबसे विशेष रूप से, कार्यात्मक विश्लेषण में छद्मितीय प्रायः सदिश स्थान पर अर्द्धमानकों से आते हैं, और इसलिए इन्हें "अर्द्धमीट्रिक" कहना स्वाभाविक है। यह [[ टोपोलॉजी |सांस्थिति]] में इस शब्द के उपयोग का विरोध करता है।


== आगे के उदाहरण और अनुप्रयोग ==
=== विस्तारित मीट्रिक ===
कुछ लेखक दूरी फलन <math>{{d}}</math> को ∞ मान प्राप्त करने की अनुमति देते हुए मीट्रिक को परिभाषित करते हैं, अर्थात् [[ विस्तारित वास्तविक संख्या रेखा |विस्तारित वास्तविक संख्या रेखा]] पर दूरी गैर-ऋणात्मक संख्याएँ हैं।{{sfn|Burago|Burago|Ivanov|2001|p=1}} इस तरह के फलन को एक विस्तारित मीट्रिक या "∞-मीट्रिक" भी कहा जाता है। प्रत्येक विस्तारित मीट्रिक को एक परिमित मीट्रिक द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है जो सांस्थितीय रूप से समतुल्य है। इसे एक [[ उप-योगात्मक कार्य |उप-योगात्मक]] एकदिष्टतः बढ़ते हुए प्रतिबंधित फलन का उपयोग करके किया जा सकता है, जो शून्य पर शून्य है, उदा:  <math>d'(x, y) = d(x, y) / (1 + d(x, y))</math> या <math>d''(x, y) = \min(1, d(x, y))</math>।


=== रेखांकन और परिमित मीट्रिक रिक्त स्थान ===
=== वास्तविक संख्याओं के अतिरिक्त अन्य संरचनाओं में मीट्रिक का मान ===
ए {{visible anchor|metric space is ''discrete''|Discrete metric space}} यदि इसकी प्रेरित टोपोलॉजी [[ असतत टोपोलॉजी ]] है। हालांकि कई अवधारणाएं, जैसे कि पूर्णता और कॉम्पैक्टनेस, ऐसे रिक्त स्थान के लिए दिलचस्प नहीं हैं, फिर भी वे गणित की कई शाखाओं में अध्ययन का विषय हैं। विशेष रूप से, {{visible anchor|finite metric spaces|Finite metric space}} (जिनके पास सीमित संख्या में अंक होते हैं) का अध्ययन [[ साहचर्य ]] और [[ सैद्धांतिक कंप्यूटर विज्ञान ]] में किया जाता है।<ref>{{cite book |chapter=Finite metric-spaces—combinatorics, geometry and algorithms |last1=Linial |first1=Nathan |author-link1=Nati Linial |title=आईसीएम की कार्यवाही, बीजिंग 2002|year=2003 |volume=3 |pages=573–586 |arxiv=math/0304466}}</ref> अन्य मीट्रिक रिक्त स्थान में एम्बेडिंग का विशेष रूप से अच्छी तरह से अध्ययन किया जाता है। उदाहरण के लिए, यूक्लिडियन स्पेस या [[ हिल्बर्ट स्पेस ]] में प्रत्येक परिमित मीट्रिक स्थान आइसोमेट्री नहीं हो सकता है। दूसरी ओर, सबसे खराब स्थिति में आवश्यक विकृति (बिलिप्सचिट्ज़ स्थिरांक) अंकों की संख्या में केवल लघुगणक है।<ref>{{cite journal|doi=10.1007/BF02776078|doi-access=free|title=हिल्बर्ट स्पेस में परिमित मीट्रिक रिक्त स्थान के लिप्सचिट्ज़ एम्बेडिंग पर|year=1985|last1=Bourgain|first1=J. |author-link1=Jean Bourgain |journal=[[Israel Journal of Mathematics]]|volume=52|issue=1–2|pages=46–52|s2cid=121649019}}</ref><ref>[[Jiří Matoušek (mathematician)|Jiří Matoušek]] and [[Assaf Naor]], ed. [http://kam.mff.cuni.cz/~matousek/metrop.ps "Open problems on embeddings of finite metric spaces"]. {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20101226232112/http://kam.mff.cuni.cz/~matousek/metrop.ps |date=2010-12-26 }}.</ref>
मीट्रिक <math>[0,\infty)</math> में मान ग्रहण करता है, इस आवश्यकता को अन्य संरचनाओं में मानों के साथ मीट्रिक पर विचार करने के लिए स्वतंत्र किया जा सकता है, जिसमें निम्नलिखित संरचनाएँ सम्मिलित हैं:
किसी भी ग्राफ के लिए (असतत गणित) {{mvar|G}}, सेट {{mvar|V}} के शीर्षों का {{mvar|G}} कोने के बीच की [[ दूरी (ग्राफ सिद्धांत) ]] को परिभाषित करके एक मीट्रिक स्थान में बदला जा सकता है {{mvar|x}} तथा {{mvar|y}} उन्हें जोड़ने वाले सबसे छोटे किनारे वाले पथ की लंबाई होना। इसे सबसे छोटी-पथ दूरी या भूगणितीय दूरी भी कहा जाता है। ज्यामितीय समूह सिद्धांत में यह निर्माण एक (आमतौर पर अनंत) [[ अंतिम रूप से उत्पन्न समूह ]] के [[ केली ग्राफ ]] पर लागू होता है, जो मीट्रिक शब्द देता है। एक बिलिप्सित्ज़ होमोमोर्फिज्म तक, मीट्रिक शब्द केवल समूह पर निर्भर करता है, न कि चुने हुए परिमित जनरेटिंग सेट पर।{{sfn|Margalit|Thomas|2017}}
*आदेशित क्षेत्र, एक [[ सामान्यीकृत मीट्रिक |सामान्यीकृत मीट्रिक]] की धारणा प्रदान करते हैं।
*अधिक सामान्य [[ निर्देशित सेट |निर्देशित समुच्चय]], एक योग की संक्रिया की अनुपस्थिति में, त्रिभुज असमिका का कोई अर्थ नहीं है और इसे [[ अल्ट्रामेट्रिक स्पेस |अल्ट्रामीट्रिक स्थान]] से प्रतिस्थापित किया जाता है। यह सामान्यीकृत अल्ट्रामीट्रिक की धारणा की ओर ले जाता है।{{sfn|Hitzler|Seda|2016|loc=Definition 4.3.1}}
ये सामान्यीकरण अभी भी स्थान पर एक समान संरचना को प्रेरित करते हैं।


 
=== छद्मितीय स्थान ===
=== गणितीय वस्तुओं के बीच की दूरी ===
{{Main|छद्मितीय स्थान}}
आधुनिक गणित में, व्यक्ति अक्सर उन स्थानों का अध्ययन करता है जिनके अंक स्वयं गणितीय वस्तुएँ होते हैं। ऐसे स्थान पर दूरी फलन का उद्देश्य सामान्यतः दो वस्तुओं के बीच असमानता को मापना होता है। यहाँ कुछ उदाहरण हैं:
<math>X</math> पर एक छद्मितीय, एक फलन <math>d: X \times X \to \R</math> है, जो एक मीट्रिक के लिए अभिगृहीतों को संतुष्ट करता है, इसको छोड़कर कि दूसरे के स्थान पर (अबोधगम्यता की पहचान) केवल <math>d(x,x)=0</math> सभी <math>x</math> के लिए आवश्यक है।{{sfn|Hitzler|Seda|2016|loc=Definition 4.2.1}} दूसरे शब्दों में, छद्ममितीय के लिए अभिगृहीत हैं:
* एक मीट्रिक स्थान के लिए कार्य करता है। यदि {{mvar|X}} क्या कोई सेट है और {{mvar|M}} एक मीट्रिक स्थान है, तो सभी बाध्य कार्यों का सेट <math>f \colon X \to M</math> (अर्थात वे कार्य जिनकी छवि का एक [[ परिबद्ध उपसमुच्चय ]] है <math>M</math>) दो बंधे हुए कार्यों के बीच की दूरी को परिभाषित करके एक मीट्रिक स्थान में बदल दिया जा सकता है {{mvar|f}} तथा {{mvar|g}} होना <math display="block">d(f,g) = \sup_{x \in X} d(f(x),g(x)).</math> इस मीट्रिक को एकसमान मीट्रिक या सर्वोच्च मीट्रिक कहा जाता है।{{sfn|Ó Searcóid|2006|p=107}} यदि {{mvar|M}} पूरा हो गया है, तो यह [[ समारोह स्थान ]] भी पूरा हो गया है; इसके अलावा, अगर {{mvar|X}} एक टोपोलॉजिकल स्पेस भी है, फिर सबस्पेस जिसमें सभी बाउंडेड कंटीन्यूअस फंक्शन (टोपोलॉजी) फंक्शन शामिल हैं {{mvar|X}} प्रति {{mvar|M}} भी पूर्ण है। कब {{mvar|X}} का एक उप-स्थान है <math>\R^n</math>, इस फ़ंक्शन स्पेस को शास्त्रीय वीनर स्पेस के रूप में जाना जाता है।
* [[ स्ट्रिंग मीट्रिक ]]्स और दूरियों को संपादित करें। [[ स्ट्रिंग (कंप्यूटर विज्ञान) ]] के बीच की दूरी को मापने के कई तरीके हैं, जो [[ कोडिंग सिद्धांत ]] में कम्प्यूटेशनल भाषाविज्ञान या कोड शब्दों में [[ वाक्य (भाषाविज्ञान) ]] का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं। ''[[ दूरी संपादित करें ]]'' एक स्ट्रिंग से दूसरी स्ट्रिंग में जाने के लिए आवश्यक परिवर्तनों की संख्या को मापने का प्रयास करता है। उदाहरण के लिए, हैमिंग दूरी आवश्यक प्रतिस्थापन की न्यूनतम संख्या को मापती है, जबकि [[ लेवेनशेटिन दूरी ]] विलोपन, सम्मिलन और प्रतिस्थापन की न्यूनतम संख्या को मापती है; इन दोनों को एक उपयुक्त ग्राफ में दूरियों के रूप में माना जा सकता है।
* ग्राफ़ संपादन दूरी दो ग्राफ़ (असतत गणित) के बीच असमानता का एक उपाय है, जिसे एक ग्राफ़ को दूसरे में बदलने के लिए आवश्यक ग्राफ़ संचालन की न्यूनतम संख्या के रूप में परिभाषित किया गया है।
* वासरस्टीन मेट्रिक्स एक ही मीट्रिक स्थान पर दो माप (गणित) के बीच की दूरी को मापते हैं। दो उपायों के बीच वासेरस्टीन की दूरी, मोटे तौर पर, एक से दूसरे में [[ इष्टतम परिवहन ]] है।
*सब का सेट {{mvar|m}} द्वारा {{mvar|n}} कुछ [[ क्षेत्र (गणित) ]] पर [[ मैट्रिक्स (गणित) ]] [[ रैंक (रैखिक बीजगणित) ]] दूरी के संबंध में एक मीट्रिक स्थान है <math>d(A,B) = \mathrm{rank}(B - A)</math>.
* [[ खेल सिद्धांत ]] में [[ हेली मीट्रिक ]] एक गेम में रणनीति (गेम थ्योरी) के बीच अंतर को मापता है।
 
=== हॉसडॉर्फ और ग्रोमोव-[[ हॉसडॉर्फ दूरी ]] ===
गणितीय वस्तुओं के रिक्त स्थान का विचार एक मीट्रिक स्थान के उपसमुच्चय के साथ-साथ स्वयं मीट्रिक रिक्त स्थान पर भी लागू किया जा सकता है। हॉसडॉर्फ दूरी और ग्रोमोव-हॉसडॉर्फ अभिसरण|ग्रोमोव-हॉसडॉर्फ दूरी एक मीट्रिक स्थान के कॉम्पैक्ट उपसमुच्चय और कॉम्पैक्ट मीट्रिक रिक्त स्थान के सेट पर क्रमशः मेट्रिक्स को परिभाषित करती है।
 
{{anchor|Distance to a set}}
मान लीजिए {{math|(''M'', ''d'')}} एक मीट्रिक स्थान है, और चलो {{mvar|S}} का एक सबसेट बनें {{mvar|M}}. से दूरी {{mvar|S}} एक स्तर तक {{mvar|x}} का {{mvar|M}}अनौपचारिक रूप से से दूरी है {{mvar|x}} के निकटतम बिंदु तक {{mvar|S}}. हालांकि, चूंकि एक भी निकटतम बिंदु नहीं हो सकता है, इसे एक न्यूनतम के माध्यम से परिभाषित किया गया है:
<math display="block">d(x,S) = \inf\{d(x,s) : s \in S \}.</math>
विशेष रूप से, <math>d(x, S)=0</math> अगर और केवल अगर {{mvar|x}} के बंद होने (टोपोलॉजी) के अंतर्गत आता है {{mvar|S}}. इसके अलावा, बिंदुओं और सेटों के बीच की दूरी त्रिभुज असमानता के एक संस्करण को संतुष्ट करती है:
<math display="block">d(x,S) \leq d(x,y) + d(y,S),</math>
और इसलिए नक्शा <math>d_S:M \to \R</math> द्वारा परिभाषित <math>d_S(x)=d(x,S)</math> निरंतर है। संयोग से, यह दर्शाता है कि मीट्रिक रिक्त स्थान [[ पूरी तरह से नियमित ]] हैं।
 
दो उपसमुच्चय दिए गए हैं {{mvar|S}} तथा {{mvar|T}} का {{mvar|M}}, उनकी हॉसडॉर्फ दूरी है
<math display="block">d_H(S,T) = \max \{ \sup\{d(s,T) : s \in S \} , \sup\{ d(t,S) : t \in T \} \}.</math>
अनौपचारिक रूप से, दो सेट {{mvar|S}} तथा {{mvar|T}} हौसडॉर्फ दूरी में एक दूसरे के करीब हैं यदि कोई तत्व नहीं है {{mvar|S}} से बहुत दूर है {{mvar|T}} और इसके विपरीत। उदाहरण के लिए, यदि {{mvar|S}} यूक्लिडियन अंतरिक्ष में एक खुला सेट है {{mvar|T}} एक डेलोन सेट है|ε-नेट इनसाइड {{mvar|S}}, फिर <math>d_H(S,T)<\varepsilon</math>. सामान्य तौर पर, हॉसडॉर्फ दूरी <math>d_H(S,T)</math> अनंत या शून्य हो सकता है। हालांकि, दो अलग-अलग कॉम्पैक्ट सेटों के बीच हॉसडॉर्फ की दूरी हमेशा सकारात्मक और परिमित होती है। इस प्रकार हॉसडॉर्फ दूरी के कॉम्पैक्ट सबसेट के सेट पर एक मीट्रिक को परिभाषित करती है {{mvar|M}}.
 
ग्रोमोव-हॉसडॉर्फ मीट्रिक कॉम्पैक्ट मीट्रिक रिक्त स्थान (आइसोमेट्री कक्षाओं) के बीच की दूरी को परिभाषित करता है। कॉम्पैक्ट रिक्त स्थान के बीच ग्रोमोव-हॉसडॉर्फ दूरी {{mvar|X}} तथा {{mvar|Y}} सभी मीट्रिक रिक्त स्थान पर हॉसडॉर्फ दूरी का न्यूनतम है {{mvar|Z}} जिसमें शामिल है {{mvar|X}} तथा {{mvar|Y}} उप-स्थानों के रूप में। जबकि ग्रोमोव-हॉसडॉर्फ दूरी का सटीक मूल्य जानने के लिए शायद ही कभी उपयोगी होता है, परिणामी टोपोलॉजी में कई अनुप्रयोग पाए गए हैं।
 
=== विविध उदाहरण === <!-- the goal is to remove these or incorporate them under the various subheadings -->
* एक मीट्रिक स्थान दिया गया {{math|(''X'', ''d'')}} और एक बढ़ता हुआ [[ अवतल कार्य ]] <math>f \colon [0,\infty) \to [0,\infty)</math> ऐसा है कि {{math|''f''(''t'') {{=}} 0}} अगर और केवल अगर {{math|''t'' {{=}} 0}}, फिर <math>d_f(x,y)=f(d(x,y))</math> पर एक मीट्रिक भी है {{mvar|X}}. यदि {{math|''f''(''t'') {{=}} ''t''<sup>α</sup>}} कुछ वास्तविक संख्या के लिए {{math|α < 1}}, इस तरह के एक मीट्रिक को स्नोफ्लेक के रूप में जाना जाता है {{mvar|d}}.<ref>{{cite conference |last1=Gottlieb |first1=Lee-Ad |last2=Solomon |first2=Shay |title=स्नोफ्लेक मेट्रिक्स के लिए लाइट स्पैनर|conference=SOCG '14: Proceedings of the thirtieth annual symposium on Computational geometry |date=8 June 2014 |pages=387–395 |doi=10.1145/2582112.2582140}}</ref>
* एक मीट्रिक स्थान की [[ तंग अवधि ]] एक अन्य मीट्रिक स्थान है जिसे [[ उत्तल पतवार ]] के एक सार संस्करण के रूप में माना जा सकता है।
* {{anchor|SNCF}}एक मानक वेक्टर स्थान पर [[ ब्रिटिश रेल ]] मीट्रिक (जिसे पोस्ट ऑफिस मीट्रिक या [[ एस एन सी एफ ]] मीट्रिक भी कहा जाता है) द्वारा दिया जाता है <math>d(x,y) = \lVert x \rVert + \lVert y \rVert</math> अलग-अलग बिंदुओं के लिए <math>x</math> तथा <math>y</math>, तथा <math>d(x,x) = 0</math>. आम तौर पर अधिक <math>\lVert \cdot \rVert</math> एक समारोह के साथ बदला जा सकता है <math>f</math> एक मनमाना सेट लेना <math>S</math> गैर-ऋणात्मक वास्तविकताओं के लिए और मूल्य लेना <math>0</math> अधिकतम एक बार: फिर मीट्रिक को परिभाषित किया जाता है <math>S</math> द्वारा <math>d(x,y) = f(x) + f(y)</math> अलग-अलग बिंदुओं के लिए <math>x</math> तथा <math>y</math>, तथा {{nowrap|<math>d(x,x) = 0</math>.}} यह नाम लंदन (या पेरिस) के माध्यम से आगे बढ़ने के लिए रेलवे यात्रा की प्रवृत्ति को दर्शाता है, भले ही उनका अंतिम गंतव्य कुछ भी हो।<!-- source? -->
* रॉबिन्सन-फॉल्ड्स मीट्रिक का उपयोग [[ फाइलोजेनेटिक्स ]] में [[ फ़ाइलोजेनेटिक पेड़ ]]ों के बीच की दूरी की गणना के लिए किया जाता है<ref>{{Cite journal|last1=Robinson|first1=D.F.|last2=Foulds|first2=L.R.|date=February 1981|title=फ़ाइलोजेनेटिक पेड़ों की तुलना|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/0025556481900432|journal=Mathematical Biosciences|language=en|volume=53|issue=1–2|pages=131–147|doi=10.1016/0025-5564(81)90043-2}}</ref>
 
 
== निर्माण ==
 
=== उत्पाद मीट्रिक स्थान ===
{{main|Product metric}}
यदि <math>(M_1,d_1),\ldots,(M_n,d_n)</math> मीट्रिक रिक्त स्थान हैं, और {{mvar|N}} यूक्लिडियन मानदंड है <math>\mathbb R^n</math>, फिर <math>\bigl(M_1 \times \cdots \times M_n, d_\times\bigr)</math> एक मीट्रिक स्थान है, जहां [[ उत्पाद मीट्रिक ]] को परिभाषित किया जाता है
<math display="block">d_\times\bigl((x_1,\ldots,x_n),(y_1,\ldots,y_n)\bigr) = N\bigl(d_1(x_1,y_1),\ldots,d_n(x_n,y_n)\bigr),</math>
और प्रेरित टोपोलॉजी [[ उत्पाद टोपोलॉजी ]] से सहमत है। परिमित आयामों में मानदंडों की तुल्यता से, एक टोपोलॉजिकल समकक्ष मीट्रिक प्राप्त होता है यदि {{mvar|N}} [[ टैक्सीकैब मानदंड ]] है, एक मानदंड (गणित)#पी-मानदंड|पी-मानदंड, अधिकतम मानदंड, या कोई अन्य मानदंड जो एक सकारात्मक के निर्देशांक के रूप में गैर-घटता नहीं है {{mvar|n}}-टुपल वृद्धि (त्रिकोण असमानता उत्पन्न करना)।
 
इसी तरह, मीट्रिक का उपयोग करके कई मीट्रिक रिक्त स्थान के टोपोलॉजिकल उत्पाद पर एक मीट्रिक प्राप्त किया जा सकता है
<math display="block">d(x,y)=\sum_{i=1}^\infty \frac1{2^i}\frac{d_i(x_i,y_i)}{1+d_i(x_i,y_i)}.</math>
बेशुमार कई मीट्रिक रिक्त स्थान के टोपोलॉजिकल उत्पाद को मीट्रिक करने योग्य नहीं होना चाहिए। उदाहरण के लिए, प्रतियों का एक बेशुमार उत्पाद <math>\mathbb{R}</math> प्रथम-गणनीय स्थान नहीं है | प्रथम-गणनीय और इस प्रकार मेट्रिज़ेबल नहीं है।
 
=== भागफल मीट्रिक रिक्त स्थान ===
यदि {{mvar|M}} मीट्रिक के साथ एक मीट्रिक स्थान है {{mvar|d}}, तथा <math>\sim</math> पर एक [[ तुल्यता संबंध ]] है {{mvar|M}}, तो हम भागफल सेट को समाप्त कर सकते हैं <math>M/\!\sim</math> एक स्यूडोमेट्रिक के साथ। दो तुल्यता वर्गों के बीच की दूरी <math>[x]</math> तथा <math>[y]</math> की तरह परिभाषित किया गया है
<math display="block">d'([x],[y]) = \inf\{d(p_1,q_1)+d(p_2,q_2)+\dotsb+d(p_{n},q_{n})\},</math>
जहां सभी परिमित अनुक्रमों पर सबसे अधिक लिया जाता है <math>(p_1, p_2, \dots, p_n)</math> तथा <math>(q_1, q_2, \dots, q_n)</math> साथ <math>p_1 \sim x</math>, <math>q_n \sim y</math>, <math>q_i \sim p_{i+1}, i=1,2,\dots, n-1</math>.{{sfn|Burago|Burago|Ivanov|2001|loc=Definition 3.1.12}} सामान्य तौर पर यह केवल एक छद्ममितीय स्थान को परिभाषित करेगा, अर्थात। <math>d'([x],[y])=0</math> जरूरी नहीं कि इसका मतलब यह हो <math>[x]=[y]</math>. हालांकि, कुछ तुल्यता संबंधों के लिए (उदाहरण के लिए, चेहरे के साथ पॉलीहेड्रा को एक साथ चिपकाकर दिया गया), <math>d'</math> एक मीट्रिक है।
 
भागफल मीट्रिक <math>d'</math> निम्नलिखित [[ सार्वभौमिक संपत्ति ]] की विशेषता है। यदि <math>f\,\colon(M,d)\to(X,\delta)</math> संतोषजनक मीट्रिक रिक्त स्थान के बीच एक मीट्रिक (यानी 1-लिप्सचिट्ज़) नक्शा है {{math|''f''(''x'') {{=}} ''f''(''y'')}} जब भी <math>x \sim y</math>, फिर प्रेरित कार्य <math>\overline{f}\,\colon {M/\sim}\to X</math>, के द्वारा दिया गया <math>\overline{f}([x])=f(x)</math>, एक मीट्रिक मानचित्र है <math>\overline{f}\,\colon (M/\sim,d')\to (X,\delta).</math>
भागफल मीट्रिक हमेशा [[ भागफल टोपोलॉजी ]] को प्रेरित नहीं करता है। उदाहरण के लिए, मीट्रिक स्थान का टोपोलॉजिकल भागफल <math>\N \times [0,1]</math> प्रपत्र के सभी बिंदुओं की पहचान करना <math>(n, 0)</math> मापनीय नहीं है क्योंकि यह प्रथम-गणनीय स्थान नहीं है|पहली-गणनीय है, लेकिन भागफल मीट्रिक उसी सेट पर एक अच्छी तरह से परिभाषित मीट्रिक है जो [[ टोपोलॉजी की तुलना ]] को प्रेरित करता है। इसके अलावा, मूल टोपोलॉजिकल स्पेस पर अलग-अलग मेट्रिक्स (कई अंतरालों का एक अलग संघ) भागफल पर अलग-अलग टोपोलॉजी की ओर ले जाता है।<ref>See {{harvnb|Burago|Burago|Ivanov|2001|loc=Example 3.1.17}}, although in this book the quotient <math>\N \times [0,1]/\N \times \{0\}</math> is incorrectly claimed to be homeomorphic to the topological quotient.</ref>
एक टोपोलॉजिकल स्पेस [[ अनुक्रमिक स्थान ]] है यदि और केवल अगर यह मीट्रिक स्पेस का (टोपोलॉजिकल) भागफल है।<ref>Goreham, Anthony. [http://at.yorku.ca/p/a/a/o/51.pdf Sequential convergence in Topological Spaces] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20110604232111/http://at.yorku.ca/p/a/a/o/51.pdf |date=2011-06-04 }}. Honours' Dissertation, Queen's College, Oxford (April, 2001), p. 14</ref>
 
 
== मीट्रिक रिक्त स्थान का सामान्यीकरण ==
 
रिक्त स्थान की कई धारणाएँ हैं जिनमें एक मीट्रिक स्थान की तुलना में कम संरचना होती है, लेकिन एक स्थलीय स्थान से अधिक होती है।
* समान रिक्त स्थान वे स्थान होते हैं जिनमें दूरियां परिभाषित नहीं होती हैं, लेकिन एकसमान निरंतरता होती है।
* [[ दृष्टिकोण स्थान ]] वे स्पेस होते हैं जिनमें पॉइंट-टू-पॉइंट डिस्टेंस के बजाय पॉइंट-टू-सेट डिस्टेंस को परिभाषित किया जाता है। [[ श्रेणी सिद्धांत ]] के दृष्टिकोण से उनके पास विशेष रूप से अच्छे गुण हैं।
* निरंतरता रिक्त स्थान मीट्रिक रिक्त स्थान और [[ पोसेट ]] का एक सामान्यीकरण है जिसका उपयोग मीट्रिक रिक्त स्थान और [[ डोमेन सिद्धांत ]]ों की धारणाओं को एकीकृत करने के लिए किया जा सकता है।
 
मीट्रिक के लिए स्वयंसिद्धों को शिथिल करने के कई तरीके भी हैं, जो सामान्यीकृत मीट्रिक रिक्त स्थान की विभिन्न धारणाओं को जन्म देते हैं। इन सामान्यीकरणों को भी जोड़ा जा सकता है। उनका वर्णन करने के लिए प्रयुक्त शब्दावली पूरी तरह से मानकीकृत नहीं है। सबसे विशेष रूप से, कार्यात्मक विश्लेषण में स्यूडोमेट्रिक्स अक्सर वेक्टर रिक्त स्थान पर सेमिनॉर्म से आते हैं, और इसलिए उन्हें सेमीमेट्रिक्स कहना स्वाभाविक है। यह [[ टोपोलॉजी ]] में शब्द के उपयोग के साथ संघर्ष करता है।
 
=== विस्तारित मेट्रिक्स ===
कुछ लेखक मेट्रिक्स को परिभाषित करते हैं ताकि दूरी फ़ंक्शन की अनुमति दी जा सके {{mvar|d}} का मान प्राप्त करने के लिए, अर्थात [[ विस्तारित वास्तविक संख्या रेखा ]] पर दूरियां गैर-ऋणात्मक संख्याएं हैं।{{sfn|Burago|Burago|Ivanov|2001|p=1}} ऐसे फलन को विस्तारित मीट्रिक या -मीट्रिक भी कहा जाता है। प्रत्येक विस्तारित मीट्रिक को एक परिमित मीट्रिक द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है जो स्थलीय रूप से समतुल्य है। यह एक [[ उप-योगात्मक कार्य ]] का उपयोग करके किया जा सकता है जो एकरस रूप से बढ़ते हुए बाउंडेड फ़ंक्शन का उपयोग करता है जो शून्य पर शून्य है, उदा। <math>d'(x, y) = d(x, y) / (1 + d(x, y))</math> या <math>d''(x, y) = \min(1, d(x, y))</math>.
 
=== वास्तविक संख्याओं के अलावा अन्य संरचनाओं में मूल्यवान मेट्रिक्स ===
आवश्यकता है कि मीट्रिक में मान लिया जाए <math>[0,\infty)</math> अन्य संरचनाओं में मूल्यों के साथ मेट्रिक्स पर विचार करने के लिए आराम किया जा सकता है, जिनमें निम्न शामिल हैं:
* आदेशित फ़ील्ड, एक [[ सामान्यीकृत मीट्रिक ]] की धारणा प्रदान करते हैं।
* अधिक सामान्य [[ निर्देशित सेट ]]। एक जोड़ ऑपरेशन की अनुपस्थिति में, त्रिभुज असमानता का कोई मतलब नहीं है और इसे एक [[ अल्ट्रामेट्रिक स्पेस ]] के साथ बदल दिया जाता है। यह एक सामान्यीकृत अल्ट्रामेट्रिक की धारणा की ओर जाता है।{{sfn|Hitzler|Seda|2016|loc=Definition 4.3.1}}
ये सामान्यीकरण अभी भी अंतरिक्ष पर एक समान स्थान उत्पन्न करते हैं।
 
=== स्यूडोमेट्रिक्स ===
{{Main|Pseudometric space}}
एक स्यूडोमेट्रिक ऑन <math>X</math> एक समारोह है <math>d: X \times X \to \R</math> जो एक मीट्रिक के लिए स्वयंसिद्धों को संतुष्ट करता है, सिवाय इसके कि केवल दूसरे (अविवेकी की पहचान) के बजाय <math>d(x,x)=0</math> सभी के लिए<math>x</math>आवश्यक है।{{sfn|Hitzler|Seda|2016|loc=Definition 4.2.1}} दूसरे शब्दों में, एक छद्ममितीय के लिए स्वयंसिद्ध हैं:


# <math>d(x, y) \geq 0</math>
# <math>d(x, y) \geq 0</math>
Line 313: Line 157:
# <math>d(x,z)\leq d(x,y) + d(y,z)</math>.
# <math>d(x,z)\leq d(x,y) + d(y,z)</math>.


कुछ संदर्भों में, स्यूडोमेट्रिक्स को सेमीमेट्रिक्स कहा जाता है{{sfn|Burago|Burago|Ivanov|2001|loc=Definition 1.1.4}} सेमीनॉर्म्स से उनके संबंध के कारण।
कुछ संदर्भों में, छद्मितीय को अर्द्धमीट्रिक{{sfn|Burago|Burago|Ivanov|2001|loc=Definition 1.1.4}} के रूप में संदर्भित किया जाता है क्योंकि इनका संबंध अर्धमानकों से होता है।


=== क्वासिमेट्रिक्स ===
=== क्वासीमीट्रिक ===
कभी-कभी, एक क्वासिमेट्रिक को एक फ़ंक्शन के रूप में परिभाषित किया जाता है जो समरूपता के संभावित अपवाद के साथ एक मीट्रिक के लिए सभी सिद्धांतों को संतुष्ट करता है।<ref>{{harvtxt|Steen|Seebach|1995}}; {{harvtxt|Smyth|1987}}</ref> इस सामान्यीकरण का नाम पूरी तरह से मानकीकृत नहीं है।<ref>{{harvtxt|Rolewicz|1987}} calls them "semimetrics". That same term is also frequently used for two other generalizations of metrics.</ref>
कभी-कभी, एक क्वासीमीट्रिक को एक फलन के रूप में परिभाषित किया जाता है जो समरूपता के संभावित अपवाद के साथ एक मीट्रिक के लिए सभी अभिगृहीतों को संतुष्ट करता है।<ref>{{harvtxt|Steen|Seebach|1995}}; {{harvtxt|Smyth|1987}}</ref> इस सामान्यीकरण का नाम पूरी तरह से मानकीकृत नहीं है।<ref>{{harvtxt|Rolewicz|1987}} calls them "semimetrics". That same term is also frequently used for two other generalizations of metrics.</ref>
# <math>d(x, y) \geq 0</math>
# <math>d(x, y) \geq 0</math>
# <math>d(x,y)=0 \iff x=y </math>
# <math>d(x,y)=0 \iff x=y </math>
# <math>d(x,z) \leq d(x,y) + d(y,z)</math>
# <math>d(x,z) \leq d(x,y) + d(y,z)</math>
वास्तविक जीवन में क्वासिमेट्रिक्स आम हैं। उदाहरण के लिए, एक सेट दिया गया {{mvar|X}} पर्वतीय गांवों का, के तत्वों के बीच विशिष्ट चलने का समय {{mvar|X}} एक अर्धसूत्रीविभाजन बनाते हैं क्योंकि ऊपर की ओर यात्रा करने में डाउनहिल की तुलना में अधिक समय लगता है। एक और उदाहरण एक तरफा सड़कों वाले शहर में टैक्सीकैब ज्यामिति है: यहां, बिंदु से सबसे छोटा रास्ता {{mvar|A}} बात करने के लिए {{mvar|B}} से सबसे छोटे रास्ते की तुलना में सड़कों के एक अलग सेट के साथ जाता है {{mvar|B}} प्रति {{mvar|A}} और एक अलग लंबाई हो सकती है।
वास्तविक जीवन में क्वासीमीट्रिक सामान्य हैं। उदाहरण के लिए, पहाड़ी गाँवों का एक समुच्चय {{mvar|X}} दिया गया है, समुच्चय {{mvar|X}} के तत्वों के बीच विशिष्ट चालन समय एक क्वासीमीट्रिक बनाता है क्योंकि ऊपर की ओर की यात्रा नीचे की यात्रा की तुलना में अधिक समय लेती है। इसका एक और उदाहरण एकल-मार्गीय सड़कों वाले शहर में कार द्वारा की गई यात्रा की लंबाई है: यहाँ, बिंदु {{mvar|A}} से बिंदु {{mvar|B}} तक का सबसे छोटा रास्ता {{mvar|B}} से {{mvar|A}} तक के सबसे छोटे रास्ते की तुलना में सड़कों के एक अलग समुच्चय के साथ जाता है, और इसकी लंबाई भी भिन्न हो सकती है।
वास्तविक पर एक अर्ध मीट्रिक को सेटिंग द्वारा परिभाषित किया जा सकता है
वास्तव में एक क्वासीमीट्रिक को निम्नलिखित समायोजन द्वारा परिभाषित किया जा सकता है:<math display="block">d(x,y)=\begin{cases}
<math display="block">d(x,y)=\begin{cases}
x-y & \text{if }x\geq y,\\
x-y & \text{if }x\geq y,\\
1 & \text{otherwise.}
1 & \text{otherwise.}
\end{cases}</math>
\end{cases}</math>उदाहरण के लिए, 1 को अनंत या <math>1 + \sqrt{y-x}</math> या {{math|''y''-''x''}} के किसी अन्य उप-योगात्मक फलन द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। यह क्वासीमीट्रिक धातु की छड़ी को संशोधित करने की लागत का वर्णन करता है: इसके आकार को घिसकर कम करना आसान है, लेकिन इसे बढ़ाना मुश्किल या असंभव है।<br />{{mvar|X}} पर एक क्वासीमीट्रिक दिए जाने पर, {{mvar|x}} के चारों ओर एक {{mvar|R}}-गेंद को समुच्चय <math>\{y \in X | d(x,y) \leq R\}</math> के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। एक मीट्रिक की स्थिति के समान, ऐसी गेंदें {{mvar|X}} पर एक सांस्थिति के लिए आधार बनाती हैं, लेकिन इस सांस्थिति को मीट्रिक-योग्य होने की आवश्यकता नहीं होती है। उदाहरण के लिए, (उत्क्रमित) [[ सोरगेनफ्रे लाइन |सोरगेनफ्रे लाइन]], ऊपर वर्णित वास्तविकताओं पर क्वासीमीट्रिक द्वारा प्रेरित सांस्थिति है।
1 को प्रतिस्थापित किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, अनंत या द्वारा <math>1 + \sqrt{y-x}</math> या किसी अन्य उप-सम्मिलन समारोह {{math|''y''-''x''}}. यह क्वासिमेट्रिक धातु की छड़ी को संशोधित करने की लागत का वर्णन करता है: फाइलिंग (धातु के काम) द्वारा इसके आकार को कम करना आसान है, लेकिन इसे बढ़ाना मुश्किल या असंभव है।
 
पर एक क्वासिमेट्रिक दिया गया {{mvar|X}}, कोई एक परिभाषित कर सकता है {{mvar|R}}-गेंद चारों ओर {{mvar|x}} सेट होना <math>\{y \in X | d(x,y) \leq R\}</math>. जैसा कि एक मीट्रिक के मामले में होता है, ऐसी गेंदें टोपोलॉजी के लिए आधार बनाती हैं {{mvar|X}}, लेकिन इस टोपोलॉजी को मेट्रिज़ेबल होने की आवश्यकता नहीं है। उदाहरण के लिए, ऊपर वर्णित वास्तविकताओं पर क्वासिमेट्रिक द्वारा प्रेरित टोपोलॉजी (उलट) [[ सोरगेनफ्रे लाइन ]] है।


===मेटामेट्रिक्स या आंशिक मेट्रिक्स===
===मेटामीट्रिक या आंशिक मीट्रिक===


एक मेटामेट्रिक में, एक मीट्रिक के सभी स्वयंसिद्ध संतुष्ट होते हैं, सिवाय इसके कि समान बिंदुओं के बीच की दूरी जरूरी नहीं कि शून्य हो। दूसरे शब्दों में, एक मेटामेट्रिक के लिए स्वयंसिद्ध हैं:
आंशिक मीट्रिक में, एक मीट्रिक के सभी अभिगृहीत संतुष्ट होते हैं, इसको छोड़कर कि समान बिंदुओं के बीच की दूरी आवश्यक रूप से शून्य नहीं है। दूसरे शब्दों में, आंशिक मीट्रिक के अभिगृहीत निम्न हैं:


# <math>d(x,y)\geq 0</math>
# <math>d(x,y)\geq 0</math>
Line 338: Line 178:
# <math>d(x,y)=d(y,x)</math>
# <math>d(x,y)=d(y,x)</math>
# <math>d(x,z)\leq d(x,y)+d(y,z).</math>
# <math>d(x,z)\leq d(x,y)+d(y,z).</math>
मेटामेट्रिक्स -हाइपरबोलिक स्पेस और उनकी सीमाओं के अध्ययन में दिखाई देते हैं। ऐसे स्थान पर दृश्य मेटामेट्रिक संतुष्ट करता है <math>d(x,x)=0</math> अंक के लिए <math>x</math> सीमा पर, लेकिन अन्यथा <math>d(x,x)</math> लगभग से दूरी है<math>x</math>सीमा तक। मेटामेट्रिक्स को सबसे पहले जुसी वैसाला द्वारा परिभाषित किया गया था।{{sfn|Väisälä|2005}} अन्य कार्य में, इन अभिगृहीतों को संतुष्ट करने वाला फलन आंशिक मीट्रिक कहलाता है<ref>{{cite web|url=http://www.dcs.warwick.ac.uk/pmetric/|title=आंशिक मेट्रिक्स: स्वागत है|website=www.dcs.warwick.ac.uk|access-date=2 May 2018|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20170727003912/http://www.dcs.warwick.ac.uk/pmetric/|archive-date=27 July 2017}}</ref><ref>{{cite journal |last1=Bukatin |first1=Michael |last2=Kopperman |first2=Ralph |last3=Matthews |first3=Steve |last4=Pajoohesh |first4=Homeira |title=आंशिक मीट्रिक स्थान|journal=American Mathematical Monthly |date=1 October 2009 |volume=116 |issue=8 |pages=708–718 |doi=10.4169/193009709X460831 |s2cid=13969183 |url=https://www.dcs.warwick.ac.uk/pmetric/monthly708-718.pdf}}</ref> या एक अव्यवस्थित मीट्रिक।{{sfn|Hitzler|Seda|2016|loc=Definition 4.2.1}}
आंशिक मीट्रिक, ग्रोमोव अतिपरवलयिक मीट्रिक स्थान और उनकी सीमाओं के अध्ययन में दिखाई देते हैं। ऐसे स्थान पर दृश्य आंशिक मीट्रिक, बिंदुओं <math>x</math> के लिए <math>d(x,x)=0</math> को संतुष्ट करता है , लेकिन अन्यथा <math>d(x,x)</math>, लगभग <math>x</math> से सीमा तक की दूरी है। आंशिक मीट्रिक को सर्वप्रथम जुसी वैसाला द्वारा परिभाषित किया गया था।{{sfn|Väisälä|2005}} अन्य कार्यों में, इन अभिगृहीतों को संतुष्ट करने वाला एक फलन ''आंशिक मीट्रिक''<ref>{{cite web|url=http://www.dcs.warwick.ac.uk/pmetric/|title=आंशिक मेट्रिक्स: स्वागत है|website=www.dcs.warwick.ac.uk|access-date=2 May 2018|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20170727003912/http://www.dcs.warwick.ac.uk/pmetric/|archive-date=27 July 2017}}</ref><ref>{{cite journal |last1=Bukatin |first1=Michael |last2=Kopperman |first2=Ralph |last3=Matthews |first3=Steve |last4=Pajoohesh |first4=Homeira |title=आंशिक मीट्रिक स्थान|journal=American Mathematical Monthly |date=1 October 2009 |volume=116 |issue=8 |pages=708–718 |doi=10.4169/193009709X460831 |s2cid=13969183 |url=https://www.dcs.warwick.ac.uk/pmetric/monthly708-718.pdf}}</ref> या ''अव्यवस्थित मीट्रिक'' कहलाता है।{{sfn|Hitzler|Seda|2016|loc=Definition 4.2.1}}
 
=== अर्द्धमीट्रिक ===
 
<math>X</math> पर एक अर्द्धमीट्रिक, एक फलन <math>d: X \times X \to \R</math> है, जो पहले तीन अभिगृहीतों को संतुष्ट करता है, लेकिन आवश्यक नहीं है, कि त्रिभुज असमिका को भी संतुष्ट करे:
=== सेमीमेट्रिक्स ===
एक सेमीमेट्रिक चालू <math>X</math> एक समारोह है <math>d: X \times X \to \R</math> जो पहले तीन स्वयंसिद्धों को संतुष्ट करता है, लेकिन जरूरी नहीं कि त्रिभुज असमानता:


# <math>d(x,y)\geq 0</math>
# <math>d(x,y)\geq 0</math>
# <math>d(x,y)=0 \iff x=y</math>
# <math>d(x,y)=0 \iff x=y</math>
# <math>d(x,y)=d(y,x)</math>
# <math>d(x,y)=d(y,x)</math>
कुछ लेखक त्रिभुज असमानता के कमजोर रूप के साथ काम करते हैं, जैसे:
कुछ लेखक त्रिभुज असमिका के कमजोर रूप के साथ कार्य करते हैं, जैसे


:{|
:{|
|<math>d(x,z)\leq \rho\,(d(x,y)+d(y,z))</math>
|<math>d(x,z)\leq \rho\,(d(x,y)+d(y,z))</math>
|ρ-relaxed triangle inequality
|ρ-शिथिल त्रिभुज असमिका
|-
|-
|<math>d(x,z)\leq \rho\,\max\{d(x,y),d(y,z)\}</math>
|<math>d(x,z)\leq \rho\,\max\{d(x,y),d(y,z)\}</math>
|ρ-inframetric inequality
|ρ-इन्फ्रामीट्रिक असमिका
|}
|}
-इन्फ़्रैमेट्रिक असमानता का अर्थ है -आराम से त्रिकोण असमानता (पहले स्वयंसिद्ध मानते हुए), और ρ-आराम से त्रिकोण असमानता का अर्थ है 2ρ-इन्फ़्रैमेट्रिक असमानता। इन समकक्ष शर्तों को पूरा करने वाले सेमीमेट्रिक्स को कभी-कभी क्वासिमेट्रिक्स के रूप में संदर्भित किया जाता है,{{sfn|Xia|2009}} नियरमेट्रिक्स{{sfn|Xia|2008}} या इन्फ्रामेट्रिक्स।{{sfn|Fraigniaud|Lebhar|Viennot|2008}}
ρ-इन्फ्रामीट्रिक असमिका का अर्थ,  ρ-शिथिल त्रिभुज असमिका (पहले अभिगृहीत को मानते हुए) है, और ρ-शिथिल त्रिभुज असमिका का अर्थ 2ρ-इन्फ्राममीट्रिक असमिका है। इन समतुल्य शर्तों को पूरा करने वाले अर्द्धमीट्रिक को कभी-कभी क्वासीमीट्रिक,{{sfn|Xia|2009}} नियरमीट्रिक{{sfn|Xia|2008}} या इन्फ्रामीट्रिक{{sfn|Fraigniaud|Lebhar|Viennot|2008}} के रूप में संदर्भित किया जाता है।
[[ इंटरनेट ]] में [[ राउंड-ट्रिप देरी समय ]] को मॉडल करने के लिए -इन्फ़्रैमेट्रिक असमानताओं को पेश किया गया था।{{sfn|Fraigniaud|Lebhar|Viennot|2008}} त्रिभुज असमानता का अर्थ है 2-इन्फ़्रैमेट्रिक असमानता, और [[ अल्ट्रामेट्रिक असमानता ]] बिल्कुल 1-इन्फ़्रैमेट्रिक असमानता है।
 
[[ इंटरनेट |इंटरनेट]] में [[ राउंड-ट्रिप देरी समय |राउंड-ट्रिप विलम्ब समय]] को प्रतिरूपित करने के लिए ρ-इन्फ्रामीट्रिक असमिकाओं को प्रस्तुत किया गया था।{{sfn|Fraigniaud|Lebhar|Viennot|2008}} त्रिभुज असमिका का अर्थ 2-इन्फ्रामीट्रिक असमिका है, और [[ अल्ट्रामेट्रिक असमानता |अल्ट्रामीट्रिक असमिका]] यथार्थ रूप से 1--इन्फ्रामीट्रिक असमिका है।


=== प्रीमेट्रिक्स ===
=== प्रीमीट्रिक ===
अंतिम तीन स्वयंसिद्धों को शिथिल करने से एक प्रीमेट्रिक की धारणा होती है, अर्थात एक फ़ंक्शन जो निम्नलिखित शर्तों को पूरा करता है:
पिछले तीन अभिगृहीतों को शिथिल करने की क्रिया, एक प्रीमीट्रिक की धारणा की ओर प्रेरित करती है, अर्थात् एक ऐसा फलन जो निम्नलिखित शर्तों को पूरा करता है:


# <math>d(x,y)\geq 0</math>
# <math>d(x,y)\geq 0</math>
# <math>d(x,x)=0</math>
# <math>d(x,x)=0</math>
यह एक मानक शब्द नहीं है। कभी-कभी इसका उपयोग मेट्रिक्स के अन्य सामान्यीकरणों को संदर्भित करने के लिए किया जाता है जैसे कि स्यूडोसेमीमेट्रिक्स{{sfn|Buldygin|Kozachenko|2000}} या स्यूडोमेट्रिक्स;{{sfn|Helemskii|2006}} रूसी पुस्तकों के अनुवाद में यह कभी-कभी पैरामीट्रिक के रूप में प्रकट होता है।<ref>{{harvtxt|Arkhangel'skii|Pontryagin|1990}}; {{harvtxt|Aldrovandi|Pereira|2017}}</ref> एक प्रीमीट्रिक जो समरूपता को संतुष्ट करता है, यानी एक स्यूडोसेमीमेट्रिक, को दूरी भी कहा जाता है।{{sfn|Deza|Laurent|1997}}
यह एक मानक शब्द नहीं है। कभी-कभी इसका उपयोग मीट्रिक के अन्य सामान्यीकरणों जैसे स्यूडोसेमीमीट्रिक{{sfn|Buldygin|Kozachenko|2000}} या स्यूडोमीट्रिक को संदर्भित करने के लिए किया जाता है;{{sfn|Helemskii|2006}} रूसी पुस्तकों के अनुवाद में यह कभी-कभी "प्रैमीट्रिक" के रूप में प्रकट होता है।<ref>{{harvtxt|Arkhangel'skii|Pontryagin|1990}}; {{harvtxt|Aldrovandi|Pereira|2017}}</ref> एक समरूपता को संतुष्ट करने वाले प्रीमीट्रिक, अर्थात् एक स्यूडोसेमीमीट्रिक, को दूरी भी कहा जाता है।{{sfn|Deza|Laurent|1997}}
कोई भी प्रीमीट्रिक एक टोपोलॉजी को निम्नानुसार जन्म देता है। एक सकारात्मक वास्तविकता के लिए <math>r</math>, द {{Nobr|<math>r</math>-ball}} एक बिंदु पर केंद्रित <math>p</math> की तरह परिभाषित किया गया है
 
कोई भी प्रीमीट्रिक एक सांस्थिति को निम्नानुसार उत्पन्न करता है। एक धनात्मक वास्तविक <math>r</math> के लिए, बिंदु  <math>p</math> पर केंद्रित {{Nobr|<math>r</math>-गेंद}} को इस प्रकार परिभाषित किया गया है:
:<math>B_r(p)=\{ x | d(x,p) < r \}.</math>
:<math>B_r(p)=\{ x | d(x,p) < r \}.</math>
एक सेट को खुला कहा जाता है यदि किसी बिंदु के लिए<math>p</math>सेट में एक है {{Nobr|<math>r</math>-ball}} पर केंद्रित<math>p</math>जो सेट में निहित है। प्रत्येक प्रीमेट्रिक स्पेस एक टोपोलॉजिकल स्पेस है, और वास्तव में एक अनुक्रमिक स्थान है।<!--I copied this claim from [[premetric space]] without checking-->
एक समुच्चय को खुला समुच्चय कहा जाता है यदि समुच्चय में किसी भी बिंदु <math>p</math> के लिए, बिंदु <math>p</math> पर केंद्रित एक {{Nobr|<math>r</math>-गेंद}} है, जो समुच्चय में निहित है। प्रत्येक प्रीमीट्रिक स्थान एक सांस्थितीय स्थान है, और वास्तव में एक अनुक्रमिक स्थान है। सामान्य रूप से, इस सांस्थिति के संबंध में {{Nobr|<math>r</math>-गेंदों}} को स्वयं खुला समुच्चय होने की आवश्यकता नहीं है। मीट्रिक के लिए, दो समुच्चय <math>A</math> और <math>B</math> के बीच की दूरी को इस प्रकार परिभाषित किया गया है:
सामान्य तौर पर, {{Nobr|<math>r</math>-balls}} इस टोपोलॉजी के संबंध में स्वयं को खुले सेट होने की आवश्यकता नहीं है।
मेट्रिक्स के लिए, दो सेटों के बीच की दूरी <math>A</math> तथा<math>B</math>, की तरह परिभाषित किया गया है
:<math>d(A,B)=\underset{x\in A, y\in B}\inf d(x,y).</math>
:<math>d(A,B)=\underset{x\in A, y\in B}\inf d(x,y).</math>
यह प्रीमेट्रिक स्पेस के [[ सत्ता स्थापित ]] पर प्रीमेट्रिक को परिभाषित करता है। यदि हम एक (स्यूडोसेमी-) मीट्रिक स्पेस से शुरू करते हैं, तो हमें एक स्यूडोसेमीमेट्रिक, यानी एक सममित प्रीमेट्रिक मिलता है।
यह प्रीमीट्रिक स्थान के [[ सत्ता स्थापित |अधि-समुच्चय]] पर प्रीमीट्रिक को परिभाषित करता है। यदि हम एक (स्यूडोसेमी-) मीट्रिक स्थान से प्रारंभ करते हैं, तो हमें एक स्यूडोसेमीमीट्रिक, अर्थात् एक सममित प्रीमीट्रिक प्राप्त होता है। कोई भी प्रीमीट्रिक एक [[ प्रीक्लोजर ऑपरेटर |प्रीक्लोजर ऑपरेटर]] <math>cl</math> को निम्नानुसार उत्पन्न करता है:
कोई भी प्रीमीट्रिक [[ प्रीक्लोजर ऑपरेटर ]] को जन्म देता है <math>cl</math> निम्नलिखित नुसार:
:<math>cl(A)=\{ x | d(x,A) = 0 \}.</math>
:<math>cl(A)=\{ x | d(x,A) = 0 \}.</math>
=== स्यूडोसेमीमीट्रिक ===
''स्यूडो-'', ''क्वासी-'' और ''सेमी-'' उपसर्गों को भी जोड़ा जा सकता है, उदाहरण के लिए, एक स्यूडोसेमीमीट्रिक (कभी-कभी हेमीमीट्रिक) अबोधगम्य अभिगृहीत और समरूपता अभिगृहीत दोनों को शिथिल करता है और त्रिभुज असमिका को संतुष्ट करने वाला एक प्रीमीट्रिक है। स्यूडोसेमीमीट्रिक स्थान के लिए खुली {{Nobr|<math>r</math>-गेंदें}}, खुले समुच्चय का आधार बनती हैं। स्यूडोसेमीमीट्रिक स्थान का एक बहुत ही मौलिक उदाहरण प्रीमीट्रिक <math>d(0,1) = 1</math> और <math>d(1,0) = 0.</math> के साथ समुच्चय <math>\{0,1\}</math> है, सीरपिन्स्की स्थान, सम्बद्ध सांस्थितीय स्थान है।


एक विस्तारित स्यूडोसेमीमीट्रिक से सुसज्जित समुच्चयों का अध्ययन [[ विलियम लॉवेरे |विलियम लॉवेरे]] द्वारा "सामान्यीकृत मीट्रिक स्थान" के रूप में किया गया था।<ref>{{harvtxt|Lawvere|1973}}; {{harvtxt|Vickers|2005}}</ref> एक स्पष्ट दृष्टिकोण से, संबंधित गैर-विस्तार वाले प्रतिचित्रणों के साथ विस्तारित स्यूडोमीट्रिक स्थान और विस्तारित  स्यूडोसेमीमीट्रिक स्थान, मीट्रिक स्थान श्रेणियों के सबसे अच्छे व्यवहार हैं। कोई व्यक्ति स्वेच्छ उत्पाद और सहउत्पाद ले सकता है और दी गई श्रेणी के अन्दर विभाग वस्तुओं का निर्माण कर सकता है। यदि कोई "विस्तारित" को छोड़ता है, तो वह केवल परिमित उत्पाद और सह-उत्पाद ले सकता है। यदि कोई "स्यूडो" को छोड़ता है, तो कोई विभाग नहीं ले सकता है।


=== स्यूडोक्वासिमेट्रिक्स ===
लॉवरे ने [[ समृद्ध श्रेणी |समृद्ध श्रेणियों]] के रूप में ऐसे स्थान की वैकल्पिक परिभाषा भी दी। क्रमित समुच्चय <math>(\mathbb{R},\geq)</math> को एक रूपवाद <math>a\to b</math> के साथ एक [[ श्रेणी (गणित) |श्रेणी]] के रूप में देखा जा सकता है यदि <math>a\geq b</math> और कोई नहीं। + को [[ टेंसर उत्पाद |टेंसर गुणनफल]] और 0 को [[ पहचान तत्व |तत्समक तत्व]] के रूप में उपयोग करने से यह श्रेणी एक [[ मोनोइडल श्रेणी |मोनोइडल श्रेणी]] <math>R^*</math> में आ जाती है। प्रत्येक (विस्तारित स्यूडोसेमी-) मीट्रिक स्थान <math>(M,d)</math> को अब <math>R^*</math> से अधिक समृद्ध एक श्रेणी <math>M^*</math>के रूप में देखा जा सकता है:
उपसर्ग छद्म-, अर्ध- और अर्ध- को भी जोड़ा जा सकता है, उदाहरण के लिए, एक 'स्यूडोक्वासिमेट्रिक' (कभी-कभी 'हेमीमेट्रिक' कहा जाता है) अविवेकी स्वयंसिद्ध और समरूपता स्वयंसिद्ध दोनों को आराम देता है और त्रिकोण असमानता को संतुष्ट करने वाला केवल एक प्रीमेट्रिक है। स्यूडोक्वासिमेट्रिक रिक्त स्थान के लिए खुला {{Nobr|<math>r</math>-balls}} खुले सेटों का आधार बनाते हैं। स्यूडोक्वासिमेट्रिक स्पेस का एक बहुत ही बुनियादी उदाहरण सेट है <math>\{0,1\}</math> द्वारा दिए गए प्रीमेट्रिक के साथ <math>d(0,1) = 1</math> तथा <math>d(1,0) = 0.</math> संबंधित टोपोलॉजिकल स्पेस सिएरपिन्स्की स्पेस है।
*{{mvar|M}} के बिंदु, श्रेणी के विषय हैं।
 
*अंक {{mvar|x}} और {{mvar|y}} के प्रत्येक युग्म जैसे कि <math>d(x,y)<\infty</math> के लिए, एक एकल रूपवाद है, जिसे <math>R^*</math> के विषय <math>d(x,y)</math> को प्रदान किया है ।
विस्तारित स्यूडोक्वासिमेट्रिक से लैस सेटों का अध्ययन [[ विलियम लॉवेरे ]] द्वारा सामान्यीकृत मीट्रिक रिक्त स्थान के रूप में किया गया था।<ref>{{harvtxt|Lawvere|1973}}; {{harvtxt|Vickers|2005}}</ref> श्रेणी सिद्धांत के दृष्टिकोण से, विस्तारित स्यूडोमेट्रिक रिक्त स्थान और विस्तारित स्यूडोक्वासिमेट्रिक रिक्त स्थान, उनके संबंधित गैर-विस्तार वाले मानचित्रों के साथ, मीट्रिक रिक्त स्थान की श्रेणी का सबसे अच्छा व्यवहार किया जाता है। कोई व्यक्ति मनमाने उत्पाद और उत्पाद ले सकता है और दी गई श्रेणी के भीतर भागफल वस्तुएँ बना सकता है। यदि एक बूंद बढ़ा दी जाती है, तो वह केवल परिमित उत्पाद और सह-उत्पाद ले सकता है। यदि कोई छद्म छोड़ता है, तो कोई भागफल नहीं ले सकता।
*त्रिभुज असमिका और सभी बिंदुओं {{mvar|x}} के लिए तथ्य <math>d(x,x)=0</math> को एक समृद्ध श्रेणी में रचना और पहचान के गुणों से प्राप्त किया जा सकता है।
 
*चूंकि <math>R^*</math> एक पोसेट है, इसलिए एक समृद्ध श्रेणी के लिए आवश्यक सभी [[ आरेख (श्रेणी सिद्धांत) |आरेखों]] की गणना स्वचालित रूप से की जा सकती है।
लॉवरे ने [[ समृद्ध श्रेणी ]] के रूप में ऐसे रिक्त स्थान की वैकल्पिक परिभाषा भी दी। आदेश दिया सेट <math>(\mathbb{R},\geq)</math> एक रूपवाद के साथ एक [[ श्रेणी (गणित) ]] के रूप में देखा जा सकता है <math>a\to b</math> यदि <math>a\geq b</math> और कोई अन्यथा नहीं। का उपयोग करते हुए {{math|+}} [[ टेंसर उत्पाद ]] के रूप में और 0 [[ पहचान तत्व ]] के रूप में इस श्रेणी को एक [[ मोनोइडल श्रेणी ]] में बनाता है <math>R^*</math>.
प्रत्येक (विस्तारित स्यूडोक्वासी-)मीट्रिक स्पेस <math>(M,d)</math> अब एक श्रेणी के रूप में देखा जा सकता है <math>M^*</math> अधिक समृद्ध <math>R^*</math>:
* श्रेणी की वस्तुएं के बिंदु हैं {{mvar|M}}.
* अंक की प्रत्येक जोड़ी के लिए {{mvar|x}} तथा {{mvar|y}} ऐसा है कि <math>d(x,y)<\infty</math>, एक एकल रूपवाद है जिसे ऑब्जेक्ट सौंपा गया है <math>d(x,y)</math> का <math>R^*</math>.
* त्रिभुज असमानता और तथ्य यह है कि <math>d(x,x)=0</math> सभी बिंदुओं के लिए {{mvar|x}} एक समृद्ध श्रेणी में रचना और पहचान के गुणों से व्युत्पन्न।
* तब से <math>R^*</math> एक पोसेट है, सभी [[ आरेख (श्रेणी सिद्धांत) ]] जो एक समृद्ध श्रेणी के लिए स्वचालित रूप से आवश्यक हैं।
 
=== [[ मल्टीसेट ]] पर मेट्रिक्स ===
एक मीट्रिक की धारणा को दो तत्वों के बीच की दूरी से तत्वों के एक मल्टीसेट को सौंपी गई संख्या तक सामान्यीकृत किया जा सकता है। एक मल्टीसेट एक सेट (गणित) की धारणा का एक सामान्यीकरण है जिसमें एक तत्व एक से अधिक बार हो सकता है। मल्टीसेट यूनियन को परिभाषित करें <math>U=XY</math> इस प्रकार है: यदि एक तत्व {{mvar|x}} घटित होना {{mvar|m}} टाइम्स इन {{mvar|X}} तथा {{mvar|n}} टाइम्स इन {{mvar|Y}} तब होता है {{math|''m'' + ''n''}} टाइम्स इन {{mvar|U}}. एक समारोह {{mvar|d}} एक सेट के तत्वों के गैर-रिक्त परिमित मल्टीसेट के सेट पर {{mvar|M}} एक मीट्रिक है{{sfn|Vitányi|2011}} यदि
# <math>d(X)=0</math> यदि के सभी तत्व {{mvar|X}} बराबर हैं और <math>d(X) > 0</math> अन्यथा ([[ सकारात्मक निश्चितता ]])
# <math>d(X)</math> केवल (अनियंत्रित) मल्टीसेट पर निर्भर करता है {{mvar|X}} ([[ समरूपता ]])
# <math>d(XY) \leq d(XZ)+d(ZY)</math> (असमानित त्रिकोण)
अभिगृहीत 1 और 2 के मामलों पर विचार करके जिसमें बहुसेट {{mvar|X}} दो तत्व हैं और स्वयंसिद्ध 3 का मामला है जिसमें मल्टीसेट {{mvar|X}}, {{mvar|Y}}, तथा {{mvar|Z}} प्रत्येक में एक तत्व है, एक मीट्रिक के लिए सामान्य सिद्धांतों को पुनर्प्राप्त करता है। अर्थात्, प्रत्येक मल्टीसेट मीट्रिक दो तत्वों के सेट तक सीमित होने पर एक सामान्य मीट्रिक उत्पन्न करता है।
 
एक साधारण उदाहरण सभी गैर-रिक्त परिमित मल्टीसेट का सेट है <math>X</math> पूर्णांकों के साथ <math>d(X)=\max (X)- \min (X)</math>. अधिक जटिल उदाहरण हैं मल्टीसेट में [[ सूचना दूरी ]];{{sfn|Vitányi|2011}} और मल्टीसेट्स में [[ सामान्यीकृत संपीड़न दूरी ]] (एनसीडी)।{{sfn|Cohen|Vitányi|2012}}


=== बहुसमुच्चयों पर मीट्रिक ===
एक मीट्रिक की धारणा को दो तत्वों के बीच की दूरी से तत्वों के एक बहुसमुच्चय को प्रदान की गई संख्या तक सामान्यीकृत किया जा सकता है। बहुसमुच्चय, एक समुच्चय की धारणा का एक सामान्यीकरण है जिसमें एक तत्व एक से अधिक बार उपस्थित हो सकता है। बहुसमुच्चय संघ <math>U=XY</math> को निम्नानुसार परिभाषित करें: यदि कोई तत्व {{mvar|x}}, {{mvar|X}} में {{mvar|m}} बार और {{mvar|Y}} में {{mvar|n}} बार आता है, तो यह {{mvar|U}} में {{math|''m'' + ''n''}} बार आता है। एक समुच्चय {{mvar|M}} के तत्वों के अरिक्त परिमित बहुसमुच्चयों के एक समुच्चय पर एक फलन <math>{{d}}</math>, एक मीट्रिक है{{sfn|Vitányi|2011}} यदि
# <math>d(X)=0</math> यदि {{mvar|X}} के सभी तत्व बराबर हैं और <math>d(X) > 0</math> अन्यथा ([[ सकारात्मक निश्चितता |धनात्मक निश्चितता]])
# <math>d(X)</math> केवल (अनादेशित) बहुसमुच्चय {{mvar|X}}  पर निर्भर करता है ([[ समरूपता |समरूपता]])
# <math>d(XY) \leq d(XZ)+d(ZY)</math> (त्रिभुज असमिका)
अभिगृहीत 1 और 2 की स्थितियों, जिसमें बहुसमुच्चय {{mvar|X}} में दो तत्व होते हैं और अभिगृहीत 3 की स्थिति, जिसमें बहुसमुच्चय {{mvar|X}}, {{mvar|Y}}, तथा {{mvar|Z}} में प्रत्येक में एक तत्व होता है, पर विचार करके एक मीट्रिक के लिए सामान्य सिद्धांतों को पुनर्प्राप्त किया जा सकता है। अर्थात्, प्रत्येक बहुसमुच्चय मीट्रिक दो तत्वों के समुच्चय तक सीमित होने पर एक सामान्य मीट्रिक उत्पन्न करता है।


इसका एक सरल उदाहरण <math>d(X)=\max (X)- \min (X)</math> के साथ पूर्णांकों के सभी अरिक्त परिमित बहुसमुच्चयों <math>X</math> का एक समुच्चय है। इसके अधिक जटिल उदाहरणों में बहुसमुच्चय में [[ सूचना दूरी |सूचना दूरी]];{{sfn|Vitányi|2011}} और [[ सामान्यीकृत संपीड़न दूरी |सामान्यीकृत संपीडन दूरी (एनसीडी)]] हैं।{{sfn|Cohen|Vitányi|2012}}
==यह भी देखें==
==यह भी देखें==


* {{annotated link|Glossary of Riemannian and metric geometry}}
* {{annotated link|रीमानियन और मीट्रिक ज्यामिति की शब्दावली}}
* {{annotated link|Hilbert's fourth problem}}
* {{annotated link|हिल्बर्ट की चौथी समस्या}}
* {{annotated link|Metric tree}}
* {{annotated link|मीट्रिक पेड़}}
* {{annotated link|Space (mathematics)}}
* {{annotated link|अंतरिक्ष (गणित)}}
* {{annotated link|Ultrametric space}}
* {{annotated link|अल्ट्रामेट्रिक स्पेस}}
 
 
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*[[Complete metric]]
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*[[Similarity measure]]
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*[[Signed distance function]]
[[Category:Wikipedia metatemplates]]
 
== Notes ==
{{reflist|30em}}
 
== References ==
{{refbegin|30em}}
*{{citation
| last = Čech | first = Eduard | author-link = Eduard Čech
| location = New York
| page = 42
| publisher = Academic Press
| title = Point Sets
| year = 1969}}
*{{citation
| last = Cecil | first = Thomas E.
| edition = 2nd
| isbn = 978-0-387-74655-5
| mr = 2361414
| page = 9
| publisher = Springer | location = New York
| series = Universitext
| title = Lie Sphere Geometry: With Applications to Submanifolds
| url = https://books.google.com/books?id=bT3rBwAAQBAJ&pg=PA9
| year = 2008}}
*{{citation
| last = Lawvere | first = F. William | author-link =
William Lawvere
| issue = 1
| journal = Reprints in Theory and Applications of Categories
| mr = 1925933
| pages = 1–37
| title = Metric spaces, generalized logic, and closed categories
| url = http://tac.mta.ca/tac/reprints/articles/1/tr1.pdf
| year = 2002}}; reprinted with added commentary from {{citation
| last = Lawvere | first = F. William
| doi = 10.1007/BF02924844
| journal = Rendiconti del Seminario Matematico e Fisico di Milano
| mr = 352214
| pages = 135–166 (1974)
| title = Metric spaces, generalized logic, and closed categories
| volume = 43
| year = 1973}}
*{{citation
| last = Parrott | first = Stephen
| doi = 10.1007/978-1-4612-4684-8
| isbn = 0-387-96435-5
| mr = 867408
| page = 4
| publisher = Springer-Verlag | location = New York
| title = Relativistic Electrodynamics and Differential Geometry
| url = https://books.google.com/books?id=NUnxBwAAQBAJ&pg=PA4
| year = 1987}}
 
-->
[[Category:मीट्रिक स्पेस| ]]
[[Category:गणितीय विश्लेषण]]
[[Category:गणितीय विश्लेषण]]
[[Category:गणितीय संरचनाएं]]
[[Category:गणितीय संरचनाएं]]
[[Category: टोपोलॉजी]]
[[Category:टोपोलॉजिकल स्पेस]]
[[Category: टोपोलॉजिकल स्पेस]]
[[Category:टोपोलॉजी]]
[[Category: यूनिफ़ॉर्म स्पेस]]
[[Category:मीट्रिक स्पेस| ]]
 
[[Category:यूनिफ़ॉर्म स्पेस]]
 
[[Category: Machine Translated Page]]
[[Category:Created On 10/11/2022]]

Latest revision as of 16:42, 12 September 2023

द्वि-आयामी यूक्लिडियन अंतरिक्ष (बिंदुओं का एक समुच्चय) विभिन्न मीट्रिक से सुसज्जित किया जा सकता है। टैक्सीकैब ज्यामिति में लाल, पीले, नीले और हरे रंग के रास्तों की लंबाई (12) समान होती है और ये सभी सबसे छोटे रास्ते होते हैं। यूक्लिडियन मीट्रिक में, हरे रंग के पथ की लंबाई { है, और यह अद्वितीय सबसे छोटा पथ है, जबकि लाल, पीला, और नीले पथों की लंबाई अभी भी 12 है।

गणित में, मीट्रिक स्थान या दूरिक समष्टि, इसके तत्वों (सामान्यतः बिंदु) के बीच की दूरी की धारणा के साथ एक समुच्चय है। इस दूरी को मीट्रिक या दूरी फलन नामक फलन द्वारा मापा जाता है।[1] गणितीय विश्लेषण और ज्यामिति की कई अवधारणाओं का अध्ययन करने के लिए मीट्रिक स्थान सबसे सामान्य समायोजन हैं।

मीट्रिक स्थान का सबसे व्यावहारिक उदाहरण दूरी की सामान्य धारणा के साथ यूक्लिड का त्रि-विमीय अंतरिक्ष है। इसका एक अन्य प्रसिद्ध उदाहरण कोणीय दूरी और अतिपरवलयिक तल से सुसज्जित एक गोला है। एक मीट्रिक, भौतिक दूरी की धारणा के स्थान पर एक लाक्षणिक दूरी की धारणा के अनुरूप हो सकता है: उदाहरण के लिए, 100-वर्णीय एकल कूट श्रृंखलाओं (यूनिकोड स्ट्रिंग्स) के समुच्चय को हैमिंग दूरी से सुसज्जित किया जा सकता है, यह उन वर्णों की संख्या को मापता है जिन्हें प्राप्त करने के लिए एक श्रृंखला से दूसरी श्रृंखला में बदलने की आवश्यकता होती है।

मीट्रिक स्थान के अधिक सामान्य होने के कारण, यह गणित की कई विभिन्न शाखाओं में उपयोग किया जाने वाला उपकरण है। कई प्रकार की गणितीय वस्तुओं में दूरी की एक स्वाभाविक धारणा होती है और इसलिए ये एक मीट्रिक स्थान की संरचना को स्वीकार करते हैं, जिसमें रीमैनियन मैनिफोल्ड, आदर्श सदिश स्थान और ग्राफ (असतत गणित) सम्मिलित हैं। अमूर्त बीजगणित में, p-एडिक संख्याएँ परिमेय संख्याओं पर एक मीट्रिक संरचना की पूर्णता के तत्वों के रूप में उत्पन्न हुई हैं। मीट्रिक ज्यामिति[2] और मीट्रिक स्थान के विश्लेषण में मीट्रिक स्थान का भी स्वयं में अध्ययन किया गया है।[3]

गेंद, पूर्ण मीट्रिक स्थान, साथ ही समान सततता, लिप्सचिट्ज़ सततता और होल्डर सततता सहित गणितीय विश्लेषण के कई मौलिक धारणाओं को मीट्रिक स्थान के समायोजन में परिभाषित किया जा सकता है। सततता, सघनता, और विवृत्त एवं संवृत्त समुच्चय जैसी अन्य धारणाओं को मीट्रिक स्थान के लिए परिभाषित किया जा सकता है, लेकिन सांस्थितीय स्थान के और भी सामान्य समायोजन में भी परिभाषित किया जा सकता है।

परिभाषा और चित्रण

प्रेरणा

एक गोले पर दो बिंदुओं P और Q के बीच ग्रेट-सर्कल दूरी (सियान में) और सीधी-रेखा की दूरी (लाल रंग में) को दर्शाने वाला आरेख।

दूरी की विभिन्न धारणाओं की उपयोगिता को देखने के लिए, पृथ्वी की सतह को बिन्दुओं के समुच्चय के रूप में लें। हम सतह के साथ सबसे छोटे पथ की लंबाई (ग्रेट-सर्कल दूरी) द्वारा दो ऐसे बिंदुओं के बीच की दूरी को माप सकते हैं, "जैसे कौआ उड़ता है"; यह नौवहन और विमानन के लिए विशेष रूप से उपयोगी है। हम पृथ्वी के आंतरिक भाग से होते हुए दो बिंदुओं के बीच की सीधी-रेखा की दूरी को भी माप सकते हैं; उदाहरण के लिए, यह धारणा भूकंप विज्ञान में स्वाभाविक है, क्योंकि यह उन दो बिंदुओं के बीच यात्रा करने के लिए भूकंपीय तरंगों के लिए लगने वाले समय के संगत है।

मीट्रिक स्थान अभिगृहीतों द्वारा एन्कोड की गई दूरी की धारणा में अपेक्षाकृत कम आवश्यकताएँ हैं। यह सामान्यतः मीट्रिक स्थान को बहुत अधिक लचीलापन प्रदान करती है। साथ ही, दूरी के अर्थ के बारे में कई सहज ज्ञान युक्त तथ्यों को एन्कोड करने के लिए यह धारणा काफी सुदृढ़ है। इसका अर्थ है कि मीट्रिक स्थान के बारे में सामान्य परिणाम कई अलग-अलग संदर्भों में प्रयुक्त किए जा सकते हैं।

कई मूलभूत गणितीय अवधारणाओं के समान, मीट्रिक स्थान पर मीट्रिक की कई अलग-अलग तरीकों से व्याख्या की जा सकती है। भौतिक दूरी को मापने के रूप में एक विशेष मीट्रिक को सर्वोत्तम नहीं माना जा सकता है, लेकिन एक अवस्था से दूसरे में बदलने की लागत (मापों के स्थान पर वासरस्टीन मीट्रिक के साथ के समान) या दो वस्तुओं के बीच अंतर की कोटि (उदाहरण के लिए, वर्णों की दो श्रृंखलाओं के बीच की हैमिंग दूरी, या स्वयं मीट्रिक स्थान के बीच ग्रोमोव-हॉसडॉर्फ दूरी) के रूप में सर्वोत्तम माना जा सकता है।

परिभाषा

औपचारिक रूप से, एक मीट्रिक स्थान एक क्रमित युग्म (M, d) है, जहाँ M एक समुच्चय है और d, M पर एक मीट्रिक है, अर्थात्, एक फलन

सभी बिंदुओं के लिए निम्नलिखित अभिगृहीतों को संतुष्ट करते हुए :[4][5]


1. किसी बिंदु की स्वयं से दूरी शून्य होती है:

2. (धनात्मकता) दो अलग-अलग बिंदुओं के बीच की दूरी हमेशा धनात्मक होती है:

3. (समरूपता) एक बिंदु को स्वयं तक पहुँचने के लिए कभी कोई दूरी तय नहीं करनी पड़ती है।

इसमें लागत की असममित धारणाएँ असम्मिलित हैं, जो स्वाभाविक रूप से इस अवलोकन से उत्पन्न होती हैं कि नीचे की तुलना में ऊपर की ओर चलना कठिन होता है।

4. त्रिभुज की असमिका धारण करती है:

यह दूरी की भौतिक और लाक्षणिक दोनों धारणाओं का एक प्राकृतिक गुण है: आप y से होकर हुए एक चक्कर लगाते हुए x से z तक पहुंच सकते हैं, लेकिन यह आपकी यात्रा को सबसे छोटे पथ से तेज नहीं बनाएगा।

यदि मीट्रिक d स्पष्ट है, तो इसे प्रायः " मीट्रिक स्थान M " में संकेतन के दुरुपयोग से संदर्भित किया जाता है।

सरल उदाहरण

वास्तविक संख्याएँ

दूरी फलन के साथ वास्तविक संख्याएँ शुद्ध अंतर द्वारा दी गई एक मीट्रिक स्थान बनाती हैं। उनके बीच मीट्रिक स्थान और कार्यों के कई गुण वास्तविक विश्लेषण में अवधारणाओं के सामान्यीकरण हैं और वास्तविक रेखा पर प्रयुक्त होने पर उन अवधारणाओं के साथ संगत होते हैं।

यूक्लिड के अंतरिक्षों पर मीट्रिक

यूक्लिड समतल कई अलग-अलग मीट्रिक से सुसज्जित हो सकता है। विद्यालयीय गणित से सम्बंधित यूक्लिड दूरी को निम्न समीकरण द्वारा परिभाषित किया जा सकता है:

टैक्सीकैब या मनहट्टन ज्यामिति को निम्न समीकरण द्वारा परिभाषित किया गया है:
और उस दूरी के बारे में विचार किया जा सकता है जो आपको एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक जाने के लिए क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर रेखाओं के साथ तय करने की आवश्यकता होती है, जैसा कि लेख के शीर्ष पर दिखाया गया है। अधिकतम, या चेबीशेव दूरी दूरी को निम्न समीकरण द्वारा परिभाषित किया गया है:
समतल में पथों के संदर्भ में इस दूरी की व्याख्या आसान नहीं है,[lower-alpha 1] लेकिन यह मीट्रिक स्थान अभिगृहीतों को संतुष्ट करती है।


वास्तव में, ये तीन दूरियाँ अलग-अलग गुण होने पर भी कुछ मायनों में समान हैं। अनौपचारिक रूप से, जो बिंदु एक में निकट हैं, वे दूसरों में भी निकट होते हैं। इस अवलोकन को निम्न सूत्र द्वारा परिमाणित किया जा सकता है:

जो प्रत्येक बिंदु-युग्म के लिए परिभाषित है


मौलिक रूप से भिन्न दूरी को निम्न समायोजन द्वारा परिभाषित किया जा सकता है:

इस असतत मीट्रिक में, सभी भिन्न बिंदु परस्पर 1 इकाई की दूरी पर होते हैं: इनमें से कोई भी बिंदु एक दूसरे के न ही समीप और न ही बहुत दूर होते हैं। सहज रूप से, असतत मीट्रिक अब इस पर ध्यान केन्द्रित नहीं करता है कि यह समुच्चय एक समतल है, बल्कि इसके साथ केवल बिंदुओं के एक अविभाज्य समुच्चय के रूप में व्यवहार करता है।


ये सभी मीट्रिक के साथ-साथ पर भी सत्य होते हैं।

उप-स्थान

एक दिए हुए मीट्रिक स्थान (M, d) और एक उपसमुच्चय के साथ, हम A को, M के समान दूरियों को मापकर एक मीट्रिक स्थान मान सकते हैं। औपचारिक रूप से, A पर प्रेरित मीट्रिक, निम्न द्वारा परिभाषित एक फलन है:

उदाहरण के लिए, यदि हम द्वि-विमीय गोले S2 को के उपसमुच्चय के रूप में लेते हैं, तो पर यूक्लिड मीट्रिक, ऊपर वर्णित S2 पर सरल-रेखा मीट्रिक को प्रेरित करता है। इसके दो और उपयोगी उदाहरण खुला अंतराल (0, 1) और बंद अंतराल [0, 1] हैं, जिन्हें वास्तविक रेखा के उप-स्थान माना जाता है।

इतिहास

वर्ष 1906 में मौरिस फ्रेचेट ने कार्यात्मक विश्लेषण के संदर्भ में अपने कार्य कार्यात्मक कलन के कुछ बिंदुओं पर[6] में मीट्रिक स्थान का प्रारंभ किया: उनकी मुख्य रुचि कई या अपरिमित रूप से कई चरों वाले फलनों के सिद्धांत को सामान्य बनाते हुए एक मीट्रिक स्थान से वास्तविक-मान फलनों का अध्ययन करने में थी, जैसा कि सिसारे अरजेला जैसे गणितज्ञों द्वारा अग्रणी है। इस विचार को और विकसित किया गया और फ़ेलिक्स हॉसडॉर्फ़ ने इसे इसके उचित संदर्भ में समुच्चय सिद्धांत की अपनी महान कृति के सिद्धांतों में स्थान दिया, जिसने एक (हॉसडॉर्फ स्थान) सांस्थितीय स्थान की धारणा भी प्रस्तुत की।[7]

सामान्य मीट्रिक स्थान, गणितीय पाठ्यक्रम का मूलभूत हिस्सा बन गए हैं।[8] गणितीय अनुसंधान में मीट्रिक स्थान के प्रमुख उदाहरणों में रीमैनियन मैनिफोल्ड और आदर्श सदिश स्थान सम्मिलित हैं, जो क्रमशः अवकल ज्यामिति और कार्यात्मक विश्लेषण के क्षेत्र हैं।[9] आंशिक (फ्रैक्टल) ज्यामिति कुछ विदेशी मीट्रिक स्थानों का एक स्रोत है। इसके अन्य स्थान अलग-अलग या कोमल वस्तुओं के अध्ययन के माध्यम से सीमा के रूप में उत्पन्न हुए हैं, जिसमें सांख्यिकीय भौतिकी में पैमाने की अपरिवर्तनीय सीमाएँ, एलेक्जेंड्रोव स्थानों के रूप में उत्पन्न रीमैनियन मैनिफोल्ड के अनुक्रमों की ग्रोमोव-हॉसडॉर्फ सीमाएँ, और ज्यामितीय समूह सिद्धांत में सीमाएँ और स्पर्शोन्मुख शंकु आदि सम्मिलित हैं। अंततः, कंप्यूटर विज्ञान में परिमित और असतत मीट्रिक स्थान के कई नए अनुप्रयोग उत्पन्न हुए हैं।

मूल धारणाएँ

निकटता और अभिसरण की धारणाओं को परिभाषित करने के लिए एक दूरी फलन पर्याप्त होता है जो वास्तविक विश्लेषण में पहली बार विकसित हुए थे। मीट्रिक स्थान की संरचना पर निर्भर करने वाले गुणों को मीट्रिक गुण कहा जाता है। प्रत्येक मीट्रिक स्थान एक सांस्थितीय स्थान भी होता है, और कुछ मीट्रिक गुणों को भी सांस्थिति की भाषा में दूरी के संदर्भ के बिना पुनः संशोधित रूप से व्यक्त किया जा सकता है; अर्थात्, ये वास्तव में सांस्थितीय गुण हैं।

एक मीट्रिक स्थान की सांस्थिति

मीट्रिक स्थान M में किसी भी बिंदु x और किसी वास्तविक संख्या r > 0 के लिए, x के चारों ओर त्रिज्या r की खुली गेंद को उन बिंदुओं के समुच्चय के रूप में परिभाषित किया गया है जो x से अधिकतम दूरी r पर हैं:

यह उन बिंदुओं के समुच्चय को परिभाषित करने की एक स्वाभाविक विधि है जो अपेक्षाकृत x के निकट हैं। इसलिए, एक समुच्चय , x के समीप का एक क्षेत्र है (अनौपचारिक रूप से, इसमें x के "पर्याप्त रूप से" सभी बिंदु होते हैं) यदि इसमें कुछ r > 0 के लिए x के चारों ओर त्रिज्या r की एक खुली गेंद होती है।


एक खुला समुच्चय एक समुच्चय है जो इसके सभी बिंदुओं के समीप का एक क्षेत्र है। यह इस प्रकार है कि खुली गेंदें, M पर एक सांस्थिति के लिए आधार बनाती हैं। दूसरे शब्दों में, M के खुले समुच्चय पूर्ण रूप से खुली गेंदों के संघ होते हैं। किसी भी सांस्थिति के समान, बंद समुच्चय खुले समुच्चयों के पूरक होते हैं। समुच्चय खुले और बंद दोनों और साथ ही न तो खुले और न ही बंद हो सकते हैं।

यह सांस्थिति मीट्रिक स्थान के बारे में सम्पूर्ण जानकारी नहीं रखती है। उदाहरण के लिए, ऊपर दी गई दूरियाँ d1, d2, तथा d पर समान सांस्थिति को प्रेरित करती हैं, हालांकि ये कई स्थितियों में अलग व्यवहार करती हैं। इसी प्रकार, यूक्लिड मीट्रिक के साथ और प्रेरित मीट्रिक के साथ इसका उप-स्थान (0, 1) समरूप होते हैं लेकिन इनके पास बहुत अलग मीट्रिक गुण होते हैं।

इसके विपरीत, प्रत्येक सांस्थितीय स्थान को एक मीट्रिक नहीं दिया जा सकता है। एक मीट्रिक के साथ संगत सांस्थितीय स्थानों को मीट्रिक-योग्य कहा जाता है और विशेषतः कई प्रकार से अच्छा व्यवहार किया जाता है: विशेष रूप से, ये अर्द्धसघन स्थान[10] हौसडॉर्फ स्थान[11] (इसलिए सामान्य) और प्रथम-गणनीय स्थान हैं।[lower-alpha 2] नागाटा– स्मिरनोव मीट्रिकता प्रमेय, मीट्रिक के संदर्भ के बिना अन्य सांस्थितीय गुणों के संदर्भ में मीट्रिक-योग्यता के लक्षणों का वर्णन करती है।

अभिसरण

यूक्लिड के अंतरिक्ष में अनुक्रमों के अभिसरण को निम्नानुसार परिभाषित किया गया है:

एक अनुक्रम (xn), एक बिंदु x में अभिसरित हो जाता है यदि प्रत्येक ε > 0 के लिए एक ऐसा पूर्णांक N है, जिसमें सभी n > N के लिए, d(xn, x) < ε

सांस्थितीय स्थान में अनुक्रमों का अभिसरण निम्नानुसार परिभाषित किया गया है:

एक अनुक्रम (xn), एक बिंदु x पर अभिसरित हो जाता है यदि x को सम्मिलित करने वाले प्रत्येक खुले समुच्चय U के लिए, एक ऐसा पूर्णांक N है, जिसमें सभी n > N के लिए,

मीट्रिक स्थान में, ये दोनों परिभाषाएँ अर्थपूर्ण और समतुल्य हैं। यह मीट्रिक स्थान के सांस्थितीय गुणों के लिए एक सामान्य प्रतिरूप (पैटर्न) है: जबकि उन्हें विशुद्ध रूप से सांस्थितीय विधि से परिभाषित किया जा सकता है, प्रायः इसमें एक ऐसी विधि होती है जो ऐसे मीट्रिक का उपयोग करती है जिसे प्रकट करना आसान है या जो वास्तविक विश्लेषण से अधिक परिचित है।

पूर्णता

अनौपचारिक रूप से, एक मीट्रिक स्थान पूर्ण होता है यदि इसमें कोई "लुप्त बिंदु" नहीं होता है: ऐसे दिखने वाले प्रत्येक क्रम को वास्तव में अभिसरण करना चाहिए।

इसे यथार्थ बनाने के लिए: मीट्रिक स्थान M में एक अनुक्रम (xn) कॉशी है यदि प्रत्येक ε > 0 के लिए एक ऐसा पूर्णांक N है जिसमें सभी m, n > N के लिए, d(xm, xn) < ε। त्रिभुज असमिका से, कोई भी अभिसरण अनुक्रम कॉशी है: यदि xm और xn दोनों सीमा से ε से कम दूरी पर हैं, तो वे परस्पर से कम दूरी पर होते हैं। यदि इसका विलोम सत्य है - M में प्रत्येक कॉची अनुक्रम अभिसरण करता है - तो M पूर्ण होता है।

यूक्लिड के अंतरिक्ष पूर्ण होते हैं, जैसा कि , ऊपर वर्णित अन्य मीट्रिक के साथ है। अपूर्ण स्थान के दो उदाहरण (0, 1) और परिमेय हैं, जिनमें से प्रत्येक से प्रेरित मीट्रिक के साथ है। कोई भी (0, 1) के बारे में इस प्रकार विचार कर सकता है कि इसके अंत्य बिंदु 0 और 1 "लुप्त" हैं। सभी लुप्त परिमेय, अपरिमेय हैं, क्योंकि किसी भी अपरिमेय के पास में परिमेय का एक क्रम होता है। (उदाहरण के लिए, इसके क्रमिक दशमलव सन्निकटन)। इन उदाहरणों से पता चलता है कि पूर्णता एक सांस्थितीय गुण नहीं है, क्योंकि पूर्ण है, लेकिन समरूप स्थान (0, 1) पूर्ण नहीं है।

"लुप्त अंक" की इस धारणा को यथार्थ बनाया जा सकता है। वास्तव में, प्रत्येक मीट्रिक स्थान में एक अद्वितीय पूर्णता होती है, जो एक पूर्ण स्थान होता है जिसमें दिए गए स्थान को सघन उपसमुच्चय के रूप में सम्मिलित किया जाता है। उदाहरण के लिए, [0, 1], (0, 1) की पूर्णता है, और वास्तविक संख्याएँ परिमेय की पूर्णता हैं।

चूंकि पूर्ण स्थान के साथ कार्य करना सामान्यतः आसान होता है, अतः संपूर्ण गणित में पूर्णता महत्वपूर्ण होती है। उदाहरण के लिए, अमूर्त बीजगणित में, p-एडिक संख्याओं को एक अलग मीट्रिक के तहत परिमेय की पूर्णता के रूप में परिभाषित किया गया है। पूर्णता, कार्यात्मक विश्लेषण में एक उपकरण के रूप में विशेष रूप से सामान्य है। प्रायः किसी के पास अच्छे फलनों का एक समुच्चय और उनके बीच दूरियों को मापने की एक विधि होती है। इस मीट्रिक स्थान की पूर्णता को लेने पर फलनों का एक नया समुच्चय प्राप्त है जो कम अच्छा हो सकता है, लेकिन फिर भी उपयोगी होता है क्योंकि यह महत्वपूर्ण प्रकार से मूल अच्छे फलनों के समान व्यवहार करता है। उदाहरण के लिए, अवकल समीकरणों के अशक्त हल सामान्यतः अच्छे फलनों के मूल स्थान के स्थान पर पूर्णता (एक सोबोलेव स्थान) में स्थित होते हैं जिसके लिए अवकल समीकरण वास्तव में अर्थपूर्ण होता है।

परिबद्ध और पूर्णतः परिबद्ध स्थान

एक समुच्चय का व्यास।

एक मीट्रिक स्थान M परिबद्ध होता है, यदि कोई r ऐसा हो कि M में कोई भी बिंदु-युग्म, r से अधिक दूरी पर न हो।[lower-alpha 3] ऐसे न्यूनतम r को M का व्यास कहा जाता है।

स्थान M को प्रीकॉम्पैक्ट या पूर्णतः परिबद्ध कहा जाता है, यदि प्रत्येक r > 0 के लिए त्रिज्या r की खुली गेंदों द्वारा M का एक परिमित कवर होता है। प्रत्येक पूर्णतः परिबद्ध स्थान परिबद्ध होता है। इसे देखने के लिए, कुछ स्वेच्छ r के लिए r-गेंदों द्वारा परिमित कवर से प्रारंभ करें। चूँकि इन गेंदों के केंद्रों से मिलकर बना M का उपसमुच्चय परिमित होता है, अतः इसमें परिमित व्यास होता है, जिसे D कहते हैं। त्रिभुज असमिका से, पूरे स्थान का व्यास अधिकतम D + 2r है। इसका विलोम इसके लिए सत्य नहीं है: मीट्रिक स्थान का एक उदाहरण असतत मीट्रिक के साथ है, जो परिबद्ध तो है लेकिन पूर्णतः परिबद्ध नहीं है।

सघनता

सघनता एक सांस्थितीय गुण है, जो यूक्लिड के अंतरिक्ष के एक बंद और परिबद्ध उपसमुच्चय के गुणों को सामान्यीकृत करती है। मीट्रिक स्थान में सघनता की कई समतुल्य परिभाषाएँ हैं:

  1. एक मीट्रिक स्थान M सघन होता है यदि प्रत्येक खुले कवर में एक परिमित उप-कवर (सामान्य सांस्थितीय परिभाषा) है।
  2. एक मीट्रिक स्थान M सघन होता है यदि प्रत्येक अनुक्रम में एक अभिसरण अनुक्रम है। (सामान्य सांस्थितीय स्थान के लिए इसे अनुक्रमिक सघनता कहा जाता है, जो सघनता के समान नहीं है।)
  3. एक मीट्रिक स्थान M सघन होता है यदि यह पूर्ण और पूर्णतः परिबद्ध है। (यह परिभाषा मीट्रिक गुणों के संदर्भ में लिखी गई है और सामान्य सांस्थितीय स्थान के लिए इसका कोई अर्थ नहीं है, लेकिन फिर भी यह स्थैतिक रूप से अपरिवर्तनीय है क्योंकि यह सघनता के समान है।)

सघन स्थान का एक उदाहरण बंद (संवृत) अंतराल [0, 1] है।

पूर्णता के समान कारणों के लिए सघनता महत्वपूर्ण है: इससे सीमाओं की प्राप्ति आसान हो जाती है। एक अन्य महत्वपूर्ण उपकरण लेब्सग्यू की संख्या प्रमेयिका है, जो यह दर्शाती है कि किसी सघन स्थान के किसी भी खुले कवर के लिए, कवर के किसी एक समुच्चय के अंदर प्रत्येक बिंदु अपेक्षाकृत गहन होता है।

निर्माण

गुणनफल मीट्रिक स्थान

यदि मीट्रिक स्थान हैं, और N, पर यूक्लिड का मानक है, तब एक मीट्रिक स्थान है, जहाँ गुणनफल मीट्रिक को निम्न प्रकार से परिभाषित किया जाता है:

और प्रेरित सांस्थिति, गुणनफल सांस्थिति से सहमत है। परिमित विमाओं में मानकों की तुल्यता से, एक सांस्थितीय समकक्ष मीट्रिक को प्राप्त किया जाता है यदि N, टैक्सीकैब मानक, एक p-मानक, अधिकतम मानक, या कोई अन्य मानक है जो धनात्मक n-ट्यूपल के निर्देशांक में वृद्धि होने पर कम नहीं होता है (त्रिभुज की असमिका को स्वीकार करते हुए)।


इसी प्रकार, मीट्रिक का उपयोग करके कई मीट्रिक स्थानों के सांस्थितीय गुणनफल पर एक मीट्रिक प्राप्त किया जा सकता है:

असंख्य रूप से कई मीट्रिक स्थानों के सांस्थितीय गुणनफल को मीट्रिक-योग्य होने की आवश्यकता नहीं होती है। उदाहरण के लिए, की प्रतियों का एक असंख्य गुणनफल प्रथम-गणनीय, और इस प्रकार मीट्रिक-योग्य नहीं है।

विभाग मीट्रिक स्थान

यदि M, मीट्रिक d के साथ एक मीट्रिक स्थान है, और , M पर एक तुल्यता संबंध है, तो हम विभाग समुच्चय को एक छद्ममितीय के साथ पूर्ण कर सकते हैं। दो तुल्यता वर्गों के बीच की दूरी और को निम्न प्रकार से परिभाषित किया गया है:

जहाँ इन्फिमम को सभी परिमित अनुक्रमों और को , के साथ, पर अधिकतम लिया जाता है।[12] सामान्य रूप से यह केवल एक छद्ममितीय, अर्थात्, को परिभाषित करेगा, इसका आवश्यक रूप से यह अर्थ नहीं है कि । हालांकि, कुछ तुल्यता संबंधों के लिए (उदाहरण के लिए, फलकों के साथ पॉलीहेड्रा को एक साथ चिपकाकर दिया गया), एक मीट्रिक है।
विभाग मीट्रिक की विशेषता निम्नलिखित सार्वभौमिक गुण द्वारा होती है। यदि , f(x) = f(y) जब भी , को संतुष्ट करने वाले मीट्रिक स्थान के बीच प्रतिचित्रित एक मीट्रिक (अर्थात् 1-लिप्सचिट्ज़) है, तब द्वारा दिया गया प्रेरित फलन , एक मीट्रिक प्रतिचित्रण है।


विभाग मीट्रिक सदैव विभाग सांस्थिति को प्रेरित नहीं करता है। उदाहरण के लिए, मीट्रिक स्थान का सांस्थिति विभाग मीट्रिक-योग्य नहीं है, क्योंकि यह प्रथम-गणनीय नहीं है, लेकिन विभाग मीट्रिक उसी समुच्चय पर एक सुपरिभाषित मीट्रिक है जो स्थूलतर सांस्थिति को प्रेरित करता है। इसके अतिरिक्त, मूल सांस्थितीय स्थान पर अलग-अलग मीट्रिक (गणनीय रूप से कई अंतरालों का एक असंबद्ध संघ) विभाग पर विभिन्न सांस्थितियों का कारण बनते हैं।[13]

एक सांस्थितीय स्थान अनुक्रमिक होता है, यदि और केवल यदि यह एक मीट्रिक स्थान का (सांस्थितीय) विभाग है।[14]

मीट्रिक स्थानों का सामान्यीकरण

स्थानों की कई धारणाएँ हैं, जिनमें एक मीट्रिक स्थान की तुलना में कम, लेकिन एक सांस्थितीय स्थान से अधिक संरचना होती है।

  • एकसमान स्थान, वे स्थान होते हैं जिनमें दूरियाँ परिभाषित नहीं होती हैं, लेकिन एकसमान निरंतरता होती है।
  • दृष्टिकोण स्थान, वे स्थान होते हैं जिनमें बिंदु-से-बिंदु की दूरियों के स्थान पर बिंदु-से-समुच्चय की दूरी को परिभाषित किया जाता है। श्रेणी सिद्धांत के दृष्टिकोण से इनके पास विशेष रूप से अच्छे गुण हैं।
  • निरंतरता स्थान, मीट्रिक स्थान और पॉसमुच्चय का एक सामान्यीकरण है, जिसका उपयोग मीट्रिक स्थान और क्षेत्रीय-धारणाओं को एकीकृत करने के लिए किया जा सकता है।

मीट्रिक के लिए अभिगृहीतों को शिथिल करने की कई विधियाँ हैं, जो सामान्यीकृत मीट्रिक स्थान की विभिन्न धारणाओं को उत्पन्न करते हैं। इन सामान्यीकरणों को भी संयुक्त किया जा सकता है। इनका वर्णन करने के लिए प्रयुक्त शब्दावली पूरी तरह से मानकीकृत नहीं है। सबसे विशेष रूप से, कार्यात्मक विश्लेषण में छद्मितीय प्रायः सदिश स्थान पर अर्द्धमानकों से आते हैं, और इसलिए इन्हें "अर्द्धमीट्रिक" कहना स्वाभाविक है। यह सांस्थिति में इस शब्द के उपयोग का विरोध करता है।

विस्तारित मीट्रिक

कुछ लेखक दूरी फलन को ∞ मान प्राप्त करने की अनुमति देते हुए मीट्रिक को परिभाषित करते हैं, अर्थात् विस्तारित वास्तविक संख्या रेखा पर दूरी गैर-ऋणात्मक संख्याएँ हैं।[4] इस तरह के फलन को एक विस्तारित मीट्रिक या "∞-मीट्रिक" भी कहा जाता है। प्रत्येक विस्तारित मीट्रिक को एक परिमित मीट्रिक द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है जो सांस्थितीय रूप से समतुल्य है। इसे एक उप-योगात्मक एकदिष्टतः बढ़ते हुए प्रतिबंधित फलन का उपयोग करके किया जा सकता है, जो शून्य पर शून्य है, उदा: या

वास्तविक संख्याओं के अतिरिक्त अन्य संरचनाओं में मीट्रिक का मान

मीट्रिक में मान ग्रहण करता है, इस आवश्यकता को अन्य संरचनाओं में मानों के साथ मीट्रिक पर विचार करने के लिए स्वतंत्र किया जा सकता है, जिसमें निम्नलिखित संरचनाएँ सम्मिलित हैं:

ये सामान्यीकरण अभी भी स्थान पर एक समान संरचना को प्रेरित करते हैं।

छद्मितीय स्थान

पर एक छद्मितीय, एक फलन है, जो एक मीट्रिक के लिए अभिगृहीतों को संतुष्ट करता है, इसको छोड़कर कि दूसरे के स्थान पर (अबोधगम्यता की पहचान) केवल सभी के लिए आवश्यक है।[16] दूसरे शब्दों में, छद्ममितीय के लिए अभिगृहीत हैं:

  1. .

कुछ संदर्भों में, छद्मितीय को अर्द्धमीट्रिक[17] के रूप में संदर्भित किया जाता है क्योंकि इनका संबंध अर्धमानकों से होता है।

क्वासीमीट्रिक

कभी-कभी, एक क्वासीमीट्रिक को एक फलन के रूप में परिभाषित किया जाता है जो समरूपता के संभावित अपवाद के साथ एक मीट्रिक के लिए सभी अभिगृहीतों को संतुष्ट करता है।[18] इस सामान्यीकरण का नाम पूरी तरह से मानकीकृत नहीं है।[19]

वास्तविक जीवन में क्वासीमीट्रिक सामान्य हैं। उदाहरण के लिए, पहाड़ी गाँवों का एक समुच्चय X दिया गया है, समुच्चय X के तत्वों के बीच विशिष्ट चालन समय एक क्वासीमीट्रिक बनाता है क्योंकि ऊपर की ओर की यात्रा नीचे की यात्रा की तुलना में अधिक समय लेती है। इसका एक और उदाहरण एकल-मार्गीय सड़कों वाले शहर में कार द्वारा की गई यात्रा की लंबाई है: यहाँ, बिंदु A से बिंदु B तक का सबसे छोटा रास्ता B से A तक के सबसे छोटे रास्ते की तुलना में सड़कों के एक अलग समुच्चय के साथ जाता है, और इसकी लंबाई भी भिन्न हो सकती है। वास्तव में एक क्वासीमीट्रिक को निम्नलिखित समायोजन द्वारा परिभाषित किया जा सकता है:

उदाहरण के लिए, 1 को अनंत या या y-x के किसी अन्य उप-योगात्मक फलन द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। यह क्वासीमीट्रिक धातु की छड़ी को संशोधित करने की लागत का वर्णन करता है: इसके आकार को घिसकर कम करना आसान है, लेकिन इसे बढ़ाना मुश्किल या असंभव है।
X पर एक क्वासीमीट्रिक दिए जाने पर, x के चारों ओर एक R-गेंद को समुच्चय के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। एक मीट्रिक की स्थिति के समान, ऐसी गेंदें X पर एक सांस्थिति के लिए आधार बनाती हैं, लेकिन इस सांस्थिति को मीट्रिक-योग्य होने की आवश्यकता नहीं होती है। उदाहरण के लिए, (उत्क्रमित) सोरगेनफ्रे लाइन, ऊपर वर्णित वास्तविकताओं पर क्वासीमीट्रिक द्वारा प्रेरित सांस्थिति है।

मेटामीट्रिक या आंशिक मीट्रिक

आंशिक मीट्रिक में, एक मीट्रिक के सभी अभिगृहीत संतुष्ट होते हैं, इसको छोड़कर कि समान बिंदुओं के बीच की दूरी आवश्यक रूप से शून्य नहीं है। दूसरे शब्दों में, आंशिक मीट्रिक के अभिगृहीत निम्न हैं:

आंशिक मीट्रिक, ग्रोमोव अतिपरवलयिक मीट्रिक स्थान और उनकी सीमाओं के अध्ययन में दिखाई देते हैं। ऐसे स्थान पर दृश्य आंशिक मीट्रिक, बिंदुओं के लिए को संतुष्ट करता है , लेकिन अन्यथा , लगभग से सीमा तक की दूरी है। आंशिक मीट्रिक को सर्वप्रथम जुसी वैसाला द्वारा परिभाषित किया गया था।[20] अन्य कार्यों में, इन अभिगृहीतों को संतुष्ट करने वाला एक फलन आंशिक मीट्रिक[21][22] या अव्यवस्थित मीट्रिक कहलाता है।[16]

अर्द्धमीट्रिक

पर एक अर्द्धमीट्रिक, एक फलन है, जो पहले तीन अभिगृहीतों को संतुष्ट करता है, लेकिन आवश्यक नहीं है, कि त्रिभुज असमिका को भी संतुष्ट करे:

कुछ लेखक त्रिभुज असमिका के कमजोर रूप के साथ कार्य करते हैं, जैसे

ρ-शिथिल त्रिभुज असमिका
ρ-इन्फ्रामीट्रिक असमिका

ρ-इन्फ्रामीट्रिक असमिका का अर्थ, ρ-शिथिल त्रिभुज असमिका (पहले अभिगृहीत को मानते हुए) है, और ρ-शिथिल त्रिभुज असमिका का अर्थ 2ρ-इन्फ्राममीट्रिक असमिका है। इन समतुल्य शर्तों को पूरा करने वाले अर्द्धमीट्रिक को कभी-कभी क्वासीमीट्रिक,[23] नियरमीट्रिक[24] या इन्फ्रामीट्रिक[25] के रूप में संदर्भित किया जाता है।

इंटरनेट में राउंड-ट्रिप विलम्ब समय को प्रतिरूपित करने के लिए ρ-इन्फ्रामीट्रिक असमिकाओं को प्रस्तुत किया गया था।[25] त्रिभुज असमिका का अर्थ 2-इन्फ्रामीट्रिक असमिका है, और अल्ट्रामीट्रिक असमिका यथार्थ रूप से 1--इन्फ्रामीट्रिक असमिका है।

प्रीमीट्रिक

पिछले तीन अभिगृहीतों को शिथिल करने की क्रिया, एक प्रीमीट्रिक की धारणा की ओर प्रेरित करती है, अर्थात् एक ऐसा फलन जो निम्नलिखित शर्तों को पूरा करता है:

यह एक मानक शब्द नहीं है। कभी-कभी इसका उपयोग मीट्रिक के अन्य सामान्यीकरणों जैसे स्यूडोसेमीमीट्रिक[26] या स्यूडोमीट्रिक को संदर्भित करने के लिए किया जाता है;[27] रूसी पुस्तकों के अनुवाद में यह कभी-कभी "प्रैमीट्रिक" के रूप में प्रकट होता है।[28] एक समरूपता को संतुष्ट करने वाले प्रीमीट्रिक, अर्थात् एक स्यूडोसेमीमीट्रिक, को दूरी भी कहा जाता है।[29]

कोई भी प्रीमीट्रिक एक सांस्थिति को निम्नानुसार उत्पन्न करता है। एक धनात्मक वास्तविक के लिए, बिंदु पर केंद्रित -गेंद को इस प्रकार परिभाषित किया गया है:

एक समुच्चय को खुला समुच्चय कहा जाता है यदि समुच्चय में किसी भी बिंदु के लिए, बिंदु पर केंद्रित एक -गेंद है, जो समुच्चय में निहित है। प्रत्येक प्रीमीट्रिक स्थान एक सांस्थितीय स्थान है, और वास्तव में एक अनुक्रमिक स्थान है। सामान्य रूप से, इस सांस्थिति के संबंध में -गेंदों को स्वयं खुला समुच्चय होने की आवश्यकता नहीं है। मीट्रिक के लिए, दो समुच्चय और के बीच की दूरी को इस प्रकार परिभाषित किया गया है:

यह प्रीमीट्रिक स्थान के अधि-समुच्चय पर प्रीमीट्रिक को परिभाषित करता है। यदि हम एक (स्यूडोसेमी-) मीट्रिक स्थान से प्रारंभ करते हैं, तो हमें एक स्यूडोसेमीमीट्रिक, अर्थात् एक सममित प्रीमीट्रिक प्राप्त होता है। कोई भी प्रीमीट्रिक एक प्रीक्लोजर ऑपरेटर को निम्नानुसार उत्पन्न करता है:

स्यूडोसेमीमीट्रिक

स्यूडो-, क्वासी- और सेमी- उपसर्गों को भी जोड़ा जा सकता है, उदाहरण के लिए, एक स्यूडोसेमीमीट्रिक (कभी-कभी हेमीमीट्रिक) अबोधगम्य अभिगृहीत और समरूपता अभिगृहीत दोनों को शिथिल करता है और त्रिभुज असमिका को संतुष्ट करने वाला एक प्रीमीट्रिक है। स्यूडोसेमीमीट्रिक स्थान के लिए खुली -गेंदें, खुले समुच्चय का आधार बनती हैं। स्यूडोसेमीमीट्रिक स्थान का एक बहुत ही मौलिक उदाहरण प्रीमीट्रिक और के साथ समुच्चय है, सीरपिन्स्की स्थान, सम्बद्ध सांस्थितीय स्थान है।

एक विस्तारित स्यूडोसेमीमीट्रिक से सुसज्जित समुच्चयों का अध्ययन विलियम लॉवेरे द्वारा "सामान्यीकृत मीट्रिक स्थान" के रूप में किया गया था।[30] एक स्पष्ट दृष्टिकोण से, संबंधित गैर-विस्तार वाले प्रतिचित्रणों के साथ विस्तारित स्यूडोमीट्रिक स्थान और विस्तारित स्यूडोसेमीमीट्रिक स्थान, मीट्रिक स्थान श्रेणियों के सबसे अच्छे व्यवहार हैं। कोई व्यक्ति स्वेच्छ उत्पाद और सहउत्पाद ले सकता है और दी गई श्रेणी के अन्दर विभाग वस्तुओं का निर्माण कर सकता है। यदि कोई "विस्तारित" को छोड़ता है, तो वह केवल परिमित उत्पाद और सह-उत्पाद ले सकता है। यदि कोई "स्यूडो" को छोड़ता है, तो कोई विभाग नहीं ले सकता है।

लॉवरे ने समृद्ध श्रेणियों के रूप में ऐसे स्थान की वैकल्पिक परिभाषा भी दी। क्रमित समुच्चय को एक रूपवाद के साथ एक श्रेणी के रूप में देखा जा सकता है यदि और कोई नहीं। + को टेंसर गुणनफल और 0 को तत्समक तत्व के रूप में उपयोग करने से यह श्रेणी एक मोनोइडल श्रेणी में आ जाती है। प्रत्येक (विस्तारित स्यूडोसेमी-) मीट्रिक स्थान को अब से अधिक समृद्ध एक श्रेणी के रूप में देखा जा सकता है:

  • M के बिंदु, श्रेणी के विषय हैं।
  • अंक x और y के प्रत्येक युग्म जैसे कि के लिए, एक एकल रूपवाद है, जिसे के विषय को प्रदान किया है ।
  • त्रिभुज असमिका और सभी बिंदुओं x के लिए तथ्य को एक समृद्ध श्रेणी में रचना और पहचान के गुणों से प्राप्त किया जा सकता है।
  • चूंकि एक पोसेट है, इसलिए एक समृद्ध श्रेणी के लिए आवश्यक सभी आरेखों की गणना स्वचालित रूप से की जा सकती है।

बहुसमुच्चयों पर मीट्रिक

एक मीट्रिक की धारणा को दो तत्वों के बीच की दूरी से तत्वों के एक बहुसमुच्चय को प्रदान की गई संख्या तक सामान्यीकृत किया जा सकता है। बहुसमुच्चय, एक समुच्चय की धारणा का एक सामान्यीकरण है जिसमें एक तत्व एक से अधिक बार उपस्थित हो सकता है। बहुसमुच्चय संघ को निम्नानुसार परिभाषित करें: यदि कोई तत्व x, X में m बार और Y में n बार आता है, तो यह U में m + n बार आता है। एक समुच्चय M के तत्वों के अरिक्त परिमित बहुसमुच्चयों के एक समुच्चय पर एक फलन , एक मीट्रिक है[31] यदि

  1. यदि X के सभी तत्व बराबर हैं और अन्यथा (धनात्मक निश्चितता)
  2. केवल (अनादेशित) बहुसमुच्चय X पर निर्भर करता है (समरूपता)
  3. (त्रिभुज असमिका)

अभिगृहीत 1 और 2 की स्थितियों, जिसमें बहुसमुच्चय X में दो तत्व होते हैं और अभिगृहीत 3 की स्थिति, जिसमें बहुसमुच्चय X, Y, तथा Z में प्रत्येक में एक तत्व होता है, पर विचार करके एक मीट्रिक के लिए सामान्य सिद्धांतों को पुनर्प्राप्त किया जा सकता है। अर्थात्, प्रत्येक बहुसमुच्चय मीट्रिक दो तत्वों के समुच्चय तक सीमित होने पर एक सामान्य मीट्रिक उत्पन्न करता है।

इसका एक सरल उदाहरण के साथ पूर्णांकों के सभी अरिक्त परिमित बहुसमुच्चयों का एक समुच्चय है। इसके अधिक जटिल उदाहरणों में बहुसमुच्चय में सूचना दूरी;[31] और सामान्यीकृत संपीडन दूरी (एनसीडी) हैं।[32]

यह भी देखें

टिप्पणियाँ

  1. Although the distance between points with integer coordinates is the number of moves it takes a chess king to travel between them.
  2. Balls with rational radius around a point x form a neighborhood basis for that point.
  3. In the context of intervals in the real line, or more generally regions in Euclidean space, bounded sets are sometimes referred to as "finite intervals" or "finite regions". However, they do not typically have a finite number of elements, and while they all have finite volume, so do many unbounded sets. Therefore this terminology is imprecise.

उद्धरण

  1. Čech 1969, p. 42.
  2. Burago, Burago & Ivanov 2001.
  3. Heinonen 2001.
  4. 4.0 4.1 Burago, Burago & Ivanov 2001, p. 1.
  5. Gromov 2007, p. xv.
  6. Fréchet, M. (December 1906). "कार्यात्मक कलन के कुछ बिंदुओं पर". Rendiconti del Circolo Matematico di Palermo. 22 (1): 1–72. doi:10.1007/BF03018603. S2CID 123251660.
  7. Blumberg, Henry (1927). "हॉसडॉर्फ के सेट थ्योरी के सिद्धांत". Bulletin of the American Mathematical Society. 6: 778–781. doi:10.1090/S0002-9904-1920-03378-1.
  8. Rudin 1976, p. 30.
  9. E.g. Burago, Burago & Ivanov 2001, p. xiii:

    ... for most of the last century it was a common belief that "geometry of manifolds" basically boiled down to "analysis on manifolds". Geometric methods heavily relied on differential machinery, as can be guessed from the name "Differential geometry".

  10. Rudin, Mary Ellen. A new proof that metric spaces are paracompact Archived 2016-04-12 at the Wayback Machine. Proceedings of the American Mathematical Society, Vol. 20, No. 2. (Feb., 1969), p. 603.
  11. "metric spaces are Hausdorff". PlanetMath.
  12. Burago, Burago & Ivanov 2001, Definition 3.1.12.
  13. See Burago, Burago & Ivanov 2001, Example 3.1.17, although in this book the quotient is incorrectly claimed to be homeomorphic to the topological quotient.
  14. Goreham, Anthony. Sequential convergence in Topological Spaces Archived 2011-06-04 at the Wayback Machine. Honours' Dissertation, Queen's College, Oxford (April, 2001), p. 14
  15. Hitzler & Seda 2016, Definition 4.3.1.
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संदर्भ

बाहरी संबंध