Векторные пространства

Все математические структуры, изучаемые в линейной алгебре — векторы, тензоры, матрицы, алгебраические формы, а также операции над ними, универсализированы в общеалгебраическом понятии векторного (линейного) пространства. Векторное пространство определяется как алгебра над произвольным множеством элементов , называемых векторами, и произвольным полем , элементы которого называются скалярами, притом векторы с операцией сложения векторов образуют абелеву группу, и определена операция умножения векторов на скаляр: такая, что выполнены следующие свойства ():

В качестве поля иногда специально рассматриваются поле вещественных чисел (тогда говорят о вещественном векторном пространстве) или поле комплексных чисел (комплексное векторное пространство) с обычными операциями сложения и умножения, в частности, в теории выпуклых множеств многие результаты формулируются именно для вещественных или комплексных векторных пространств^[31]. Но значительная часть утверждений и большинство конструкций действенны для произвольных полей, более того, многие результаты линейной алгебры, полученные для векторных пространств, в XX веке обобщены доунитарных модулей над некоммутативными телами и даже для произвольных модулей над кольцами или модулей с определёнными ограничениями.

Линейные комбинации векторов — конечные суммы вида , для совокупности векторов вводится линейной независимости (если существует нетривиальная линейная комбинация, обращающаяся в нуль абелевой группы пространства), вводится понятие базиса как максимальной линейно-независимой совокупности, показывается, что мощность базиса (называемая размерностью векторного пространства) не зависит от его выбора.