若n维向量组是一个非零向量组,且中的向量两两正交,则称该向量组为正交向量组。其中,两向量正交为:设与是两n维向量,若,则称与是正交的。

如果n维正交向量组中的每个向量都是单位向量,则称是正交单位向量组。零向量与任何向量都正交,任何一个非零向量都不与自己正交,即只有零向量才与自己正交。

简介

任意两个向量都是正交的,意思是说任意两个向量之间作点积(数量积)为0.比如A=(1,1,2),B=(-1,-1,1),C=(1,-1) 可以验证{A,B,C}是正交向量组 即A·B=B·C=C·A =0这里的相乘是做内积,与向量夹角和模都有关a·b = |a|·|b|·Cos,结果为0,可能是模为0,也可能是夹角为Pi/2 标准正交向量组,就是正交向量组中向量都是单位向量 上例中令A'=A/根号6,B'=B/根号3,C'=C/根号2,{A',B',C'}就是标准正交向量组。

举例

设有R^3中的标准单位向量е ₁=(1,0,0),е₂=(0,1,0),е₃=(0,0,1)。则

(е ₁,е₂)=0, (е ₁,е₃)=0,(е₂,е₃)=0.

所以{е ₁,е₂,е₃}是一个正交向量组。

正交

在三维向量空间中, 两个向量的点积如果是零, 那么就说这两个向量是正交的。正交最早出现于三维空间中的向量分析。 换句话说, 两个向量正交意味着它们是相互垂直的。若向量α与β正交,则记为α⊥β。

对于一般的希尔伯特空间, 也有内积的概念, 所以人们也可以按照上面的方式定义正交的概念。 特别的, 我们有n维欧氏空间中的正交概念, 这是最直接的推广。

和正交有关的数学概念非常多, 比如正交矩阵, 正交补空间,施密特正交化法,最小二乘法等等。

另外在此补充正交函数系的定义:在三角函数系中任何不同的两个函数的乘积在区间[-π,π]上的积分等于0,则称这样的三角函数组成的体系叫正交函数系。

定义

正交向量组是一组非零的两两正交(即点积为0)的向量构成的向量组。

求解方法

高等代数中,欧式空间的一组线性无关的向量张成一个子空间,那么这一组向量就称为这个子空间的一个基。施密特正交化提供了一种方法,能够通过这一子空间上的一个基得出子空间的一个正交基,并可进一步求出对应的标准正交基。从几何上说,正交基就像一个欧式空间的直角坐标系,比如三维空间的x轴,)轴,:轴,没有正交化的就是非欧几里得几何,如用(1,0,0),X1,1,0),(1,1,1)也可以作为一组基,但别的向量用这组基表示不方便。其实用正交基的好处在于数值计算上,不用正交基的话计算不稳定,会随着计算过程逐步积累误差,可能会使得误差过大而使计算结果根本不可用,而正交基则不会发生这种问题。 

参考资料

直接法求正交向量组.www.cnki.com.cn.2016-12-13