[数学]——施密特正交化的几何含义

前言

给定一个向量组,如果要是向量组中的向量两两正交,则需要对向量组做施密特正交化。

解释

假设向量组为 ( α 1 . α 2 , . . . . . α n ) (α_1.α_2,.....α_n) (α1.α2,.....αn),那就一步一步来做:

第一步,确定基准

α 1 α_1 α1为基准,也就是 β 1 = α 1 β_1 = α_1 β1=α1

第二步,消除α_2在α_1上的分量,使得两者正交

(确定方向):首先求 α 1 α_1 α1这个方向的单位向量,为 α 1 / ∣ ∣ α 1 ∣ ∣ α_1/||α_1|| α1/α1
(确定长度):再求 α 2 α_2 α2 α 1 α_1 α1上面的投影:
c o s ( θ ) = ( α 1 , α 2 ) / ∣ ∣ α 1 ∣ ∣ ∣ ∣ α 1 ∣ ∣ cos(θ) = (α_1,α_2)/||α_1||||α_1|| cos(θ)=(α1,α2)/α1α1
所以,
∣ ∣ α 2 ∣ ∣ c o s ( θ ) = ( α 1 , α 2 ) / ∣ ∣ α 1 ∣ ∣ ||α_2||cos(θ)=(α_1,α_2)/||α_1|| α2cos(θ)=(α1,α2)/α1
(计算分量):投影乘上方向上的单位向量,就得到了 α 2 α_2 α2 α 1 α_1 α1方向上的分量,为 [ ( α 1 , α 2 ) / ∣ ∣ α 1 ∣ ∣ ] ∗ [ α 1 / ∣ ∣ α 1 ∣ ∣ ] = ( α 1 , α 2 ) / ( α 1 , α 2 ) ∗ α 1 [(α_1,α_2)/||α_1||] * [ α_1/||α_1||] =(α_1,α_2) / (α_1,α_2) * α_1 [(α1,α2)/α1][α1/α1]=(α1,α2)/(α1,α2)α1。其中, α 1 = β 1 α_1 = β_1 α1=β1,(,)表示内积。

第三步,消除α_3在α_2和α_1上的分量

…以此类推

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