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正交基怎么求

原创2025-06-20 11:33:18

正交基的求法通常包括以下步骤:

施密特正交化

从一组线性无关的向量出发,通过施密特正交化过程得到正交向量组。

对于每个向量 \( \alpha_i \),构造正交向量 \( \beta_i \) 使得 \( \beta_i \) 与 \( \alpha_1, \alpha_2, \ldots, \alpha_{i-1} \) 正交。

具体地,取 \( \beta_1 = \alpha_1 \),然后对于 \( i > 1 \),取 \( \beta_i = \alpha_i - \sum_{j=1}^{i-1} \frac{(\alpha_i, \beta_j)}{(\beta_j, \beta_j)} \beta_j \)。

单位化

将得到的正交向量组中的每个向量单位化,即除以其模长。

单位化公式为 \( \beta_i' = \frac{\beta_i}{\| \beta_i \|} \),其中 \( \| \beta_i \| \) 是 \( \beta_i \) 的模长。

验证

验证得到的向量组是否满足正交基的定义,即向量组中的向量两两正交。

如果向量组中的向量模长都为1,则该向量组为标准正交基。

以上步骤可以概括为:

从一组线性无关的向量出发,应用施密特正交化过程得到正交向量组。

将得到的正交向量组中的每个向量进行单位化处理,得到标准正交基。

需要注意的是,在无限维空间中,正交基的概念与有限维有所不同,但基本思想仍然适用。

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