正交向量組

兩個向量互相正交構成的向量組

設有兩個n維向量α,β,若它們的內積等於零,則稱這兩個向量互相正交,記為α⊥β。顯然若α⊥β,則β⊥α。又若一個向量組中的向量兩兩正交,則稱之為正交向量組。

簡介


任意兩個向量都是正交的,意思是說任意兩個向量之間作內積(數量積)為0.比如A=(1,1,2),B=(-1,-1,1),C=(1,-1) 可以驗證{A,B,C}是正交向量組 即A·B=B·C=C·A =0這裡的相乘是做內積,與向量夾角和模都有關a·b = |a|·|b|·Cos,結果為0,可能是模為0,也可能是夾角為Pi/2 標準正交向量組,就是正交向量組中向量都是單位向量 上例中令A'=A/根號6,B'=B/根號3,C'=C/根號2,{A',B',C'}就是標準正交向量組。

舉例


正交向量組
正交向量組
設有R^3中的標準單位向量е ₁=(1,0,0),е₂=(0,1,0),е₃=(0,0,1)。則
(е ₁,е₂)=0, (е ₁,е₃)=0,(е₂,е₃)=0.
所以{е ₁,е₂,е₃}是一個正交向量組。

正交


在三維向量空間中, 兩個向量的內積如果是零, 那麼就說這兩個向量是正交的。正交最早出現於三維空間中的向量分析。 換句話說, 兩個向量正交意味著它們是相互垂直的。若向量α與β正交,則記為α⊥β。
對於一般的希爾伯特空間, 也有內積的概念, 所以人們也可以按照上面的方式定義正交的概念。 特別的, 我們有n維歐氏空間中的正交概念, 這是最直接的推廣。
和正交有關的數學概念非常多, 比如正交矩陣, 正交補空間,施密特正交化法,最小二乘法等等。
另外在此補充正交函數系的定義:在三角函數系中任何不同的兩個函數的乘積在區間[-π,π]上的積分等於0,則稱這樣的三角函數組成的體系叫正交函數系。

定義


正交向量組是一組非零的兩兩正交(即內積為0)的向量構成的向量組。

求解方法


高等代數中,歐式空間的一組線性無關的向量張成一個子空間,那麼這一組向量就稱為這個子空間的一個基。施密特正交化提供了一種方法,能夠通過這一子空間上的一個基得齣子空間的一個正交基,並可進一步求出對應的標準正交基。從幾何上說,正交基就像一個歐式空間的直角坐標系,比如三維空間的x軸,)軸,:軸,沒有正交化的就是非歐幾何,如用(1,0,0),X1,1,0),(1,1,1)也可以作為一組基,但別的向量用這組基表示不方便。其實用正交基的好處在於數值計算上,不用正交基的話計算不穩定,會隨著計算過程逐步積累誤差,可能會使得誤差過大而使計算結果根本不可用,而正交基則不會發生這種問題。