действительно, в этом случае тоже как-то непросто. надо выбрать, как вы и сказали, базис. а если в таком пространстве не определять расстояние,то и направления между базисными векторами тоже не будут определяться? то есть, не вводя длин векторов и углы между ними тоже не будут определены? в элементарной геометрии свойство перпендикулярности прямых определяется через расстояние
Вы путаете разные понятия, которые в школе употребляются вместе, отчего кажется, что они связаны между собой.
1) Определим линейное пространство. Линейную независимость наборов векторов. Введем понятие базиса. Назовем пространства для которых имеется конечный базис конечномерными. Свойства линейных конечномерных пространств изучаются в своем месте (изоморфность при одинаковой размерности, выпуклость6 сопряженные, тензорные произведения и т.д.).
2) Определим расстояние (на произвольном множестве) как в учебнике. Свойства метрических пространств изучаются в своем месте (внутренняя метрика, метрика длин, расстояния между множествами и т.д.)
3) Если на линейном пространстве есть метрика, которая инвариантна относительно сдвига и единичный шар в которой -- выпуклое множество, такие называются нормированными. Изучаются в соответствующем месте (длины у векторов есть, но углов нет -- кривизна бесконечна! за исключением случая п. 4)
4) Если на линейном пространстве есть скалярное произведение,
то можно определить не только длины векторов, но и углы между векторами. Существование ортонормированного базиса доказывается процедурой Грама-Шмидта