向量的正交化计算步骤

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问题描述:

向量正交化有什么用

推荐答案

2023-10-24 11:01:51

方法/步骤

1/6分步阅读

给出两个向量:

a = {1, 2, 3}; b = {2, 3, 5};

要判断这两个向量是否正交,用点乘来验证:

a.b

如果运行结果不等于0,表示二者不垂直,也就不是正交关系。

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a = {1, 2, 3}; b = {2, 3, x};

如果a和b正交,x应该等于多少?

Solve[a.b == 0, x]

解得点b是一个孤立点,是零维空间。

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a = {1, 2, 3}; b = {2, y, x};

此时,a和b正交,那么b是一条直线上的点。

a.b == 0

这是一维空间。

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a = {1, 2, 3}; b = {z, y, x};

此时a和b正交,b在一个平面上:

a.b == 0

这是二维空间。

三维空间里面,没可能撑起另一个三维空间。

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在曲线论里面,参数方程曲线的切向量,可以视为参数方程的导数。

但切向量的导数却不一定是曲线的法向量:

r = {Cos[2 t], Sin[3 t]};

D[r, t].D[r, {t, 2}]不恒等于0。

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实际上,曲线法向量是曲线单位切向量的导数:

D[r, t].D[D[r, t]/Sqrt[D[r, t].D[r, t]], t] // FullSimplify

答案是0。

注意,前提是,这个曲线的参数方程可以求导。

注意事项

一定要确保可导,再求导,否则就不存在切向量和法向量了

其他答案

2023-10-24 11:01:51

有个简便方法。

施密特是一个可以给n个线性无关的向量正交化的方法。但是在实际考试中我们肯定用不到那么多个,一般n=3.

比如在题目当中有3个线性无关的向量,那么就可以使用

方程组

来实现正交化。

例1. 如果三个向量已经有两个正交:

step 1. 先找到三个线性无关的向量已经正交的两个向量,组成一个三阶矩阵A.很明显r(A)=2

step 2. 再建立其次方程组Ax=0, 解这个方程组,得到的向量与原来两个向量组成三个互相正交的向量。

例2. 如果三个向量互不正交:

step1.取这三个向量中任意一个向量g,组成三阶矩阵A,明显A秩为1.

step2.解方程Ax=0得两个通解,a1和a2,使a1单位化,令a2与a1正交化,得特解b1和b2, 则g、a1、a2三者组成三个互相正交的向量。

从考试的角度看,用方程组来实现正交化,不用背公式,计算量也少,值得参考。

其他答案

2023-10-24 11:01:51

首先,两个向量正交:求其内积,看是否为0,若为零,则正交。例子:a=(1,1,0),b=(1,-1,0),则内积(a,b)=1*1+1*(-1)+0*0=0,所以a,b正交。向量组两两正交就是其任意两个向量都正交

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