施密特正交化是一种常见的矩阵变换方式,用于将一组线性无关的向量转换为一组正交的向量。施密特正交化的过程非常简单,只需要按照一定的步骤进行计算即可。 我们来看一个简单的例题,假设有以下三个向量:
v1 = [1,2,2]
v2 = [2,4,4]
v3 = [1,2,3]
我们需要将这三个向量进行施密特正交化。具体的步骤如下:
丙烯酸甲氧基乙酯 Step 1:将v1标准化
v1' = v1 / ||v1||
其中||v1||表示v1的模长,计算公式为:
||v1|| = √(1²+2²+2²) ≈ 3.00
因此:
v1' = [1/3,2/3,2/3]
Step 2:计算v2关于v1的投影
v2' = v2 - (v1'·v2)v1'
其中·表示向量内积,计算公式为:润叶
a·b = ∑(ai·bi),其中ai和bi表示向量a和b的第i个元素。
因此:
v1'·v2 = [1/3,2/3,2/3]·[2,4,4] ≈ 4.00
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v1'·v1' = [1/3,2/3,2/3]·[1/3,2/3,2/3] ≈ 1.00
将上述结果代入公式可得:
v2' = [2,4,4] - 4/3[1/3,2/3,2/3] ≈ [0.67,1.33,1.33]
Step 3:将v2'标准化
v2'' = v2' / ||v2'||
其中||v2'||表示v2'的模长,计算公式与上述类似。
因此:
v2'' = [0.67/1.88,1.33/1.88,1.33/1.88] ≈ [0.36,0.71,0.71]
学习的艺术 Step 4:计算v3关于v1和v2的投影
v3' = v3 - (v1'·v3)v1' - (v2''·v3)v2''
其中v2''·v3可用v2'·v3代替,因为v2''和v2'是在同一方向上的。
计算过程如下:
v1'·v3 = [1/3,2/3,2/3]·[1,2,3] ≈ 3.00
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v2'·v3 = [0.67,1.33,1.33]·[1,2,3] ≈ 5.33
将上述结果代入公式可得:
v3' = [1,2,3] - 3[1/3,2/3,2/3] - 5.33[0.36,0.71,0.71] ≈ [-0.14,-0.28,0.96]
Step 5:将v3'标准化
v3'' = v3' / ||v3'||
其中||v3'||表示v3'的模长,计算公式与上述类似。
因此:
v3'' = [-0.14/1.00,-0.28/1.00,0.96/1.00] ≈ [-0.14,-0.28,0.96]
经过上述步骤,我们得到了一组正交的向量:
v1'' = [1/3,2/3,2/3]
v2'' = [0.36,0.71,0.71]
v3'' = [-0.14,-0.28,0.96]
值得注意的是,我们得到的向量虽然是正交的,但不一定是单位向量。如果需要得到一组单位正交向量,则需要将上述向量进行标准化处理。
通过本例题,我们可以看到施密特正交化的过程十分简单,只需要按照一定的步骤进行计算即可。该方法在计算机图像处理、信号处理等领域有广泛的应用。
整数规划