用於$$$\left[\begin{array}{c}t\\0\end{array}\right]$$$, $$$\left[\begin{array}{c}- t\\t\end{array}\right]$$$的格拉姆-施密特正交化過程

此計算器將使用格拉姆-施密特過程對向量集合 $$$\left[\begin{array}{c}t\\0\end{array}\right]$$$, $$$\left[\begin{array}{c}- t\\t\end{array}\right]$$$ 進行標準正交化,並顯示步驟。
A
$$$\mathbf{\vec{v_{1}}}$$$ $$$\mathbf{\vec{v_{2}}}$$$

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使用格拉姆-施密特過程,對向量集合 $$$\mathbf{\vec{v_{1}}} = \left[\begin{array}{c}t\\0\end{array}\right]$$$, $$$\mathbf{\vec{v_{2}}} = \left[\begin{array}{c}- t\\t\end{array}\right]$$$ 進行正交規範化。

解答

根據格拉姆–施密特正交化過程,$$$\mathbf{\vec{u_{k}}} = \mathbf{\vec{v_{k}}} - \sum_{j=1}^{k - 1} \operatorname{proj}_{\mathbf{\vec{u_{j}}}}\left(\mathbf{\vec{v_{k}}}\right)$$$,其中 $$$\operatorname{proj}_{\mathbf{\vec{u_{j}}}}\left(\mathbf{\vec{v_{k}}}\right) = \frac{\mathbf{\vec{u_{j}}}\cdot \mathbf{\vec{v_{k}}}}{\mathbf{\left\lvert\vec{u_{j}}\right\rvert}^{2}} \mathbf{\vec{u_{j}}}$$$ 是向量投影。

歸一化後的向量為 $$$\mathbf{\vec{e_{k}}} = \frac{\mathbf{\vec{u_{k}}}}{\mathbf{\left\lvert\vec{u_{k}}\right\rvert}}$$$

步驟 1

$$$\mathbf{\vec{u_{1}}} = \mathbf{\vec{v_{1}}} = \left[\begin{array}{c}t\\0\end{array}\right]$$$

$$$\mathbf{\vec{e_{1}}} = \frac{\mathbf{\vec{u_{1}}}}{\mathbf{\left\lvert\vec{u_{1}}\right\rvert}} = \left[\begin{array}{c}\frac{t}{\left|{t}\right|}\\0\end{array}\right]$$$(步驟請參見單位向量計算器)。

步驟 2

$$$\mathbf{\vec{u_{2}}} = \mathbf{\vec{v_{2}}} - \operatorname{proj}_{\mathbf{\vec{u_{1}}}}\left(\mathbf{\vec{v_{2}}}\right) = \left[\begin{array}{c}0\\t\end{array}\right]$$$(步驟請參見 向量投影計算器向量減法計算器)。

$$$\mathbf{\vec{e_{2}}} = \frac{\mathbf{\vec{u_{2}}}}{\mathbf{\left\lvert\vec{u_{2}}\right\rvert}} = \left[\begin{array}{c}0\\\frac{t}{\left|{t}\right|}\end{array}\right]$$$(步驟請參見單位向量計算器)。

答案

正交歸一向量的集合為 $$$\left\{\left[\begin{array}{c}\frac{t}{\left|{t}\right|}\\0\end{array}\right], \left[\begin{array}{c}0\\\frac{t}{\left|{t}\right|}\end{array}\right]\right\}$$$A


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