есть множество

, на нем задается некоторое отношение эквивалентности

. Тогда классом эквивалентности называется подмножество

, все элементы которого эквивалентны, а множество всех классов эквивалентности называется фактор-множеством

.
Укажите в Вашем случае

и

.
Есть множество действительных чисел

, элемент которого обозначим символом

. На

задается отношение эквивалентности: «при подстановке любого

обращать в верное числовое равенство уравнение

». Тогда классом эквивалентности называется подмножество

, (у нас — совпадающее с

), все элементы которого эквивалентны в этом отношении.
Надеюсь, доказательство, что любое

из

обращает в верное числовое равенство уравнение, не нужно... Далее, по определению, решение уравнения есть значение переменной, при котором уравнение обращается в верное числовое равенство. Поскольку мы уже задали

, мы можем выбрать элемент из

. Берем, к примеру, значение переменной

, убеждаемся в верном числовом равенстве. Отсюда, по определению,

есть одно из решений неразрешимого уравнения

, что есть противоречие.
Проблема здесь в том, что расширение понятия (переход к классу) открыло черный ход к процедуре нахождения решений для уравнения, которое из-за неопределенности в аналитическом виде такую процедуру вообще не допускает. Процедура послушно начала работать и выдавать значения переменной... Вот только она никогда не остановится, и мы висим в мертвом цикле. Вы же сами знаете, к чему иногда приводит расширение тезиса (понятия, термина) в логике...
Есть множество связанных векторов

и отношение эквивалентности на нем

(два вектора эквивалентны, если они параллельны, сонаправлены и имеют в основе конгруэнтные отрезки). Значит, можно построить множество

и назвать его элементы свободными векторами. И уже оно, это множество

является линейным пространством над

. Т.е. в данном конкретном примере линейного пространства

,

,

- это свободные векторы, то бишь классы эквивалентности.
Вы пишите: «И уже оно, это множество

является линейным пространством над

.» Логически, это неверный построенный вывод, поскольку
термин 
появился один раз, только в заключении, но термина этого нет в посылках. Логический вывод можно сделать, например, про

и

.
Сначала есть просто произвольное множество, назовем

. Его проверяют на соответствие условиям (аксиомам) поля, и тогда называют полем. Затем берут произвольное множество

. Его проверяют на соответствие очень похожим условиям (аксиомам). И называют его пространством.

Если Вы предлагаете над

, полем связанных векторов, построить

, пространство свободных векторов, то сначала нужно показать, что

отвечает аксиомам поля. Я вижу, что

это не поле. Ну, и более слабый аргумент: даже если бы

оказалось полем, и

соответствовало аксиомам для задания векторного пространства над

, то в

, в множестве связанных векторов, нет однозначно определенного нулевого элемента, и пространство

просто унаследует эту проблему.
Честно признаюсь, вообще что-то не пойму этой логики. Введение пространства просто проецирует(переносит) элементы поля (одно множество) в пространство (другое множество), и элементы поля становятся элементами пространства? Но это же противоречит условию, где рассматривается только элементы пространства, а поле упоминается только в смысле, что оно есть. Должно быть явное утверждение про это. Сравнивая у Халмоша аксиомы для поля и для пространства видно оговорку: «эти аксиомы не претендуют на логическую независимость; они просто являются удобной характеризацией объектов». По человечески понятно, в запутанной ситуации сослаться на "а нам так удобно...". Странно только, почему этому не придать действительно строгий вид, без этого произвола. Либо аксиома, либо "нам так удобно", а одновременность употребления сих терминов есть противоречие.