Еден начин на гледање на Евклидовиот простор е како множество од точки кои задоволуваат одредени врски, изразени во износи на растојание и агли. На пример, има две основни операции на просторот. Една е транслација, што значи подигање на просторот така што секоја точка е подигната во истата насока и за исто растојание. Другата е ротација околу фиксирана точка во просторот во која секоја точка во просторот се врти околу таа фиксирана точка под ист агол. Едно од основните правила на Евклидовата геометрија е две фигури(т.е подмножество) од просторот треба да бидат сметани за еквивалентни (еднакви) ако едната може да биде трансформирана во другата по некој редослед од транслации, ротации и рефлексии.
За да сето ова биде математички точно, мора точно да се дефинираат поимите за растојание, агол, транслација и ротација. Стандарден начин да се направи ова е да се дефинира Евклидовиот простор како дводимензионален реаленвекторски простор со внатрешен производ. Тогаш:
Векторите во векторскиот простор кореспондираат на точките од евклидовиот простор,
Операцијата за собирање во векторскиот простор кореспондира на транслација, и
Внатрешниот производ подрабира поими за агол и растојание, што може да биде употребено за да се дефинира ротација.
Кога еднаш евклидовиот простор е опишан во овој јазик, едноставно е да се прошири неговиот концепт кон произволни димензии. За поголемиот дел, вокабуларот, формулите и пресметките не се потешки од присуството на повеќе димензии.
Последна пречка е тоа што евклидовиот простор технички не е векторски простор туку трансформиран простор на кој е ставен векторскиот простор. Интуитивно разликата кажува само дека не постои канонски избор каде да биде почетокот во просторот, затоа што може да биде секаде. Во оваа статија оваа терминологија е занемарена.
Реален координатен простор
Реален координатен простор
Нека Rn го означува множеството на реални броеви.За каков било позитивен цел бројn, множеството од сите n-ти реални броеви формира еден n-димензионален векторски простор над R,кој се означува како Rn и се нарекува реален координатен простор.Елемент Rn од се пишува:
Каде секој xi е реален број.Операциите на векторскиот простор на Rn се дефинирано со:
Произволен вектор на Rn може да биде напишан во следната форма:
Rn е прототипски пример на реален n-димензионален векторски простор.Всушност,секој реален n-димензионален векторски простор V е изоморфен на Rn. Овој изоморфизам сепак не е канонски.Изборот на изоморфизам е еквивалентен на изборот на основа за V(гледајќи ја сликата од стандардната основа на Rn во V). Причина за работењето со произволни векторски простори наместо со Rn е затоа што често се претпочита да се работи со простор без координати(тоа е,без одбирање на поагилна основа).
Евклидова структура
Евклидовиот простор е повеќе од реален координатен простор.Со цел да се применува Евклидовата геометрија треба да се биде способен за зборување за растојанијата помеѓу точки и аглите помеѓу линии или вектори.Природниот начин да се здобијат овие ведности е со воведување и користење на стандардниот внатрешен производ(исто така познат како производ точка) на Rn .Внатрешниот производ на било кои два реални n-вектори x и y е дефиниран со:
Резултатот е секогаш реален број.Понатаму,внатрешниот производ на x по сам со себе е секогаш ненегативен.Овој производ ни овозможува да ја дефинираме "должината" на векторот x како:
Оваа функција за должина ги задоволува бараните особини на нормата и е наречена Евклидова норма на Rn.
(Не-рефлексивниот) агол θ (0° ≤ θ ≤ 180°) помеѓу x и y тогаш е даден со:
Евклидовиот простор е метрички простор, исто така претставува и тополошки простор со природна топологија предизвикана со мерење. Метричката топологија на En се нарекува Евклидова топологија. Просторот е отворен во Евклидовата топологија ако и само ако содржи отворена топка околу секоја од своите точки. Евклидовата топологија излезе еквивалентна со производот на топологијата на Rn која се смета како производ од n копии на реалната линијаR (со својата стандардна топологија).
Важен резултат на топологијата на Rn, кој е далеку површна, е Броуверов домен. Секое подмножество на Rn (со неговата подтопологија), која ехомоморфична на друго отворено подмножество на Rn кое е само по себе отворено. Непосредна последица на ова е дека Rm не е хомоморфична на Rn ако m ≠ n &mdash на интуитивно "очигледно" резултат што е сепак тешко да се докаже.
Воопштувања
Во современата математика, Евклидовите простори формираат прототипови за други, повеќе комплицирани геометриски објекти. На пример, рамниот манифолд е Хаусдорф тополошки простор кој е локално дифеоморфичен на Евклидовиот простор.Дифеоморфизмот не почитува растојание и агол, па овие клучни концепти на Евклидовата геометрија се изгубени на рамен манифолд. Меѓутоа, ако една дополнително пропишува непречено различен внатрешен производ на тангентните простори на манифолдот, тогаш резултатот е она што се нарекува Riemannian manifold. Поинаку кажано, еден Riemannian manifold е простор конструиран со деформирање и спојување заедно Евклидови простори. Таков простор содржи поими на растојание и агол, кои се однесуваат во крив, неевклидов начин. Наједноставниот Riemannian manifold, кој се состои од Rn со постојан внатрешен производ, во суштина е идентичен со Евклидовиот n-простор себе.
Ако некој менува Евкилидов простор така што неговиот внатрешен производ станува негативен во повеќе од една насока, тогаш резултатот е псевдо- Евклидов простор. Рамните манифолди се изградени од такви простори што се нарекуваат псевдо-Riemanniаn manifold. Можеби нивната најпозната примена на теоријата за релативноста, каде што празните временски простори без материи се претставени од рамниот псевдо-Евклидов простор наречен Минковскиев простор, временските простори со материи во нив формираат друг псевдо-Riemanniаn manifold,и гравитацијата кореспондира на искривувањето на таков манифолд.
Нашиот универзум, кој е субјект на релативноста, не е Евклидов. Ова станува значајно во теоретски размислувања за астрономијата и космологијата, и исто така и во некои практични проблеми како што сеглобалното позиционирање и авионската навигација. Сепак, Евклидовиот модел на универзумот со доволно прецизност уште може да се користи за решавање на многу други практични проблеми.