Ортонормированный базис евклидова пространства.
Азн. 13.8.Базіс (2)n-мерного евклидового пространства называется ортонормированным, когда он ортогональный и все его векторы нормированные, то есть
.
Тэарэма 13.9.Базис (2) евклидового пространства εn является ортонормированным тогда и только тогда, когда ортогональное достояние произвольных векторов , которые в этом базисе имеют координаты
, грядет равный:
(3). Доказ:Если
- ортонормированный, тогда по 14.2
. Пусть правдиво (3). Тогда поскольку
в базисе (2) мои координаты (1,0,0,...,0) получаем что:
.
Откуда =1. Аналогично
. Когда
з (3)следует, что
, то (2) – ортонормированный базис .■
Тэарэма 13.10.В каждой конечномерном евклидовом пространстве существует ортонормированный базис.
Доказ: В евклидовом пространстве εn существует базис . Идея доказательства в том, чтобы построить постепенно посредством этого базиса ортогональный базис
Возьмем
. Очевидно, что
. Будем искать
в виде
=
ÎR. Из условия ортогональности следует, что 0=(
)=(
)=
. Но
, последнее равенство эквивалентно тому, что
. Таким образом, нашли
такой, что (
)=0. Заметим, что векторы
получили из векторов
посредством элементарных преобразований. По 14.5 ранги систем векторов
і
равные, то
. Когда построили систему ненулевых попарно ортогональных векторов
і
<
, тогда вектор
будем искать в виде:
. Рассмотрим
(
)=(
. Условие попарной взаимоортогональности векторов
,
эквивалентная тому, что 0=(
)+
, поскольку
, последнее равенство эквивалентно тому, что
Таким образом, получаем систему попарно ортогональных векторов
. Остается заметить, что последняя система получается из системы
посредством элементарных преобразований, значиться их ранги равные
, і
. Таким путям мы получим систему попарно ортогональных векторов
, ранг какой равный n, из чего следует, что эти векторы образовывают ортогональный базис пространства
. Исходя из базиса
, рассмотрим векторы
. То
. Па 12.9
, значит векторы
образовывают ортонормированный базис.■
Св-во 13.11. Когда - ортонормированный базис εn,
, то
. Доказ:
. Из условия ортонормируемости следует, что
.■
Св-во 13.12.Когда - ортонормированный базис εn, векторы
имеют в этом базисе столбцы координат X и Y соответственно, тогда
. Доказ.
, что по 14.4 ровно
. ■