![]() |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
|
Если длина вектора равна единице, он называется нормированным вектором: (x, x) = 1, |x| = 1.
Если все векторы системы векторов нормированы, то система векторов называется нормированной системой.
Если векторы системы векторов e 1, e 2, ..., e n попарно ортогональны и нормированы, то система векторов называется ортонормированной системой: (e i, e j) = 0, если i ≠ j, (e i, e i ) = 1.
Если e 1, e 2, ..., e n — ортонормированная система и x = x 1 e1 + x 2 e2 +... + x n e n — разложение вектора x по этой системе, то x i =(x, e i ).
Ортонормированная система, состоящая из n векторов n -мерного евклидова пространства, образует базис этого пространства. Такой базис называется ортонормированным базисом.
Если e 1, e 2, ..., e n — ортонормированный базис n -мерного евклидова пространства и
x = x 1 e1 + x 2 e2 +... + x n e n — разложение вектора x по этому базису, то координаты x i вектора x в ортонормированном базисе вычисляются по формулам x i =(x, e i ), i = 1, 2,..., n.
Теорема 1.1 (об ортогонализации) В евклидовом пространстве любой базис может быть преобразован к ортонормированному базису.
Доказательство. Пусть дан произвольный базис в мерном евклидовом пространстве:
Построим следующие системы, и
векторов:
Докажем, что система ортогональна (тогда ясно, что система
ортонормированная). Доказательство проведем индукцией по
. Базис индукции очевиден, так как система, состоящая из одного ненулевого вектора, ортогональна по определению. Пусть для некоторого
подсистема
ортогональна. Вычислим скалярное произведение
для произвольного
.
Имеем:
(мы учли, что для любого скалярное произведение
).
Итак, система ортогональна, и теорема доказана.
Базис конечномерного евклидова пространства называется ортонормированным базисом, если образующие его векторы попарно ортогональны и имеют единичную длину. Поскольку доказано, что в любом конечномерном евклидовом пространстве существует ортонормированный базис, будем рассматривать в -мерном евклидовом пространстве
только ортонормированные базисы.
Простейший пример евклидова пространства дает нам пространство -- пространство столбцов, в котором скалярное произведение введено формулой
.
Тогда для любых ,
из
справедливы формулы:
Все евклидовы пространства размерности устроены так же, как пространство
.
Величины ,
и
характеризуют взаимное расположение векторов и не зависят от выбранного ортонормированного базиса.
Если и
-- два ортонормированных базиса в
-мерном евклидовом пространстве, то матрица перехода от одного из этих базисов к другому -- ортогональная матрица.
Дата публикования: 2015-01-25; Прочитано: 944 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!