一些小问题、小常识

本文介绍了向量的正交性概念及其判断方法,详细解释了如何通过内积来判断向量是否正交,并给出了Gram-Schmidt正交化方法的具体步骤,帮助读者理解并应用这些数学工具。

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1.怎么判断正交?

两组向量若内积为零,则说明他们正交!

2.向量的内积、长度及正交性 

几何中,两个向量 的数量积定义为:

其中   的长度,  的夹角。

       如果在直角坐标系下,向量  表示为

依据坐标表示向量  的长度为:

 

向量  的夹角为:

代数中

定义     维向量

为向量  的内积。

为向量  的长度,特别,当 时,称 为单位向量。

为向量   的夹角;特别,当 (即 )时,称向量  正交。

       以上定义的概念有如下性质:

1  

2  

3  

4   ,( 

5  

6  

7  

称一组两两正交的非零向量为正交向量组。

定理     是正交向量组,则 线性无关。

     ,两边与 作内积,得

 

  ,同理, ,所以 线性无关。

     ,求 ,使得 为正交向量组。

    

定义     是向量空间,  的一组基,且 是正交向量组,则称 的一组正交基。如果 既是 的一组正交基,又是单位向量,则称 是规范正交基或单位正交基。

正交基的求法(施密特正交化公式):

  是向量空间,  的一组基,则

 

 

*       

  的一组正交基。

如果取

  是规范正交基。

       ,求 ,使得 为正交向量组。

      正交,则

 ,即

 ,解得

 

 

   ,可使 为正交向量组。

定义  

1    阶方阵,并且 (即 ),称 为正交阵。

2 .若  是正交阵,则称 是正交变换。

正交阵的性质:    为正交阵  的列(行)是两两正交的单位向量。

       的列向量,则

 为正交阵   

*   

*    *  是两两正交的单位向量。

正交变换的性质:设  是正交变换的系数矩阵,则 

从而   

3. Gram-Schmidt正交化方法

 设欧式空间中向量线性无关


则均非零向量,且两两正交.再令 

则为规范正交组.

(1)重新写成

其中, 

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