; (1)
;……
.
则均非零向量,且两两正交.再令
则为规范正交组.
将(1)重新写成,
其中,
有
令
则上式左端的实方阵是的格兰母矩阵,记为:,上式右端中间的对角阵是的Gram矩阵.即有:
因此
注意:对任意一个向量组,无论它是线性相关,还是线性无关,它总有Gram矩阵(或者事先给出定义).
例1 设欧式空间中向量,则
(1)线性无关;
(2)线性相关.
证明:只证(2)
DASIC设线性相关,则存在一个向量,不妨设为,可由其余向量线性表示:
给阶的行列式的第行乘数加到第行,得
法一:由上页证明推理过程立即得证。
法二:当时,的行向量组线性相关,因此存在不全为零的实数,使
.
即.
故,即有.
即有线性相关.
注:当线性无关时,,且.
推论1 设是欧氏空间中任意向量,则
(ⅰ)是半正定矩阵;
(ⅱ)是正定阵线性无关.
证明(ⅰ北京2008油画)对任意,主子式总大于或等于零.
因此是半正定矩阵.
(ⅱ)()当线性无关时,对任意,主子式总大于零(因为线性无关).故是正定阵.
()由例1,这是显然的.
snake模型推论2 (ⅰ)设欧氏空间中向量线性无关,则
,且上式取等号两两正交红外光通信装置.
(ⅱ)设(欧),则.
(ⅲ)设,,则,故.
当可逆时,上式取等号,有.
例2 设是欧氏空间中的向量,且它们线性无关.
证明.
证明 令,其中.
则是线性无关向量组的矩阵,故正定.
假如的元素中,绝对值最大者不在主对角线,设,.则,.
故.这样的二阶主子式我的电脑我做主.这与是正定阵相矛盾.因此的元素中,绝对值最大者必是主对角元,结论得证.
注:从例2的证明中,可以看出这样一个结论:任意阶(实对称)正定阵的元素中,绝对值最大者必在主对角线上.
设是维欧氏空间的规范正交基,,,,则
1).
2).
3).
4).
设是欧氏空间的有限维子空间,则.
,表示法唯一.
称为信徒身份在上的正射影.当为的规范正交基时,在上的正射影为.
例3 证明,中向量到平面的距离等于.
证明 ,,在L()的正射影的长度即为所求:.
例4 设是欧氏空间的一个规范正交组.证明,对于任意,以下不等式成立:
.
证明:令L,则,,.简单的计算表明.故.
而在上的正射影.因此由知.
注:设与均是的规范正交基,且
L= L,则.