03._spatii_euclidiene.pdf
TRANSCRIPT
-
8/17/2019 03._Spatii_euclidiene.pdf
1/13
CAPITOLUL 3
SPAŢ II EUCLIDIENE
3.1. Produs scalar
Fie (V,R) un spaţiu vectorial .
DEFINIŢIA 3.1.1.
O aplica ţ ie < , > se numeşte produs scalar real dacă :
1) < x , y > = < y , x > , oricare ar fi .
2) < λ x , y > = λ < x , y > , oricare ar fi R şi oricare ar fi .
3) < x + y , z > = < x , z > + < y , z > , oricare ar fi . 4) < x , x > ≥ 0 , oricare ar fi şi < x , x > = 0 x = 0 .
EXEMPLUL 1 :
Fie V = C [ a , b ] = { f | , f continue } , f , g C [ a , b ]
Prin definiţie, < f , g > = . Să se arate că < f , g > reprezintă un produs
scalar .
1) = = < g , f >
2) < λ f , g > = = λ < f , g >
3) = =
= < f , h > + < g , h >
4) < f , f > = ≥ 0 şi < f , f > = 0 f ( x ) = 0 oricare ar fi x [ a , b ]
presupunem că f ( x ) = 0 < f , f > = = 0
presupunem că < f , f > = 0 = 0
presupunem că 0 pe [ a , b ] există [ a , b ] astfel încât
Dar funcţia f este continuă există V ε astfel încât x V ε f ( x ) 0
f 2 ( x ) 0 > 0 , aceasta fiind o contradicţie cu faptul că
RV V →×:
V x ∈,
V x ∈,
V z ∈,,V x ∈ ⇔
[ ] Rba f →,: ∈
( ) ( )dx x g x f b
a∫
( ) ( ) ( ) ( )
∫∫ =
b
a
b
a
dx x g x f dx x g x f
( ) ( ) ( ) ( )∫ ∫=b
a
b
adx x g x f dx x g x f λ λ
( ) ( )[ ] ( ) ( ) ( ) ( ) ( )∫ ∫∫ +=+b
a
b
a
b
adx xh x g dx xh x f dx xh x g x f
( )∫b
adx x f 2 ⇔ ∈
⇒ ∫b
adx0
⇒ ( )∫b
adx x f 2
≠ f ⇒ ∈ξ ( ) 0≠ξ f
⇒ ∈ ⇒ ≠ ⇒
⇒ ≠ ⇒ ( )∫
−
−
ε ξ
ε ξ dx x f 2
Page 1 of 13Capitolul 3
19.04.2008http://cristiann.ase.ro/AlgebraRaduSerban/capitolul3.html
-
8/17/2019 03._Spatii_euclidiene.pdf
2/13
= 0 f ( x ) = 0 , oricare ar fi x [ a , b ] .
EXEMPLUL 2 :
V = Rn x Rn , x = ( x1 , x2 , … , xn )T , y = ( y1 , y2 , … , yn )
T
prin definiţie, < x , y > = .
EXEMPLUL 3 :
V = P 2 [ R ] , f ,g P
2 [ R ]
prin definiţie, < f ,g > = .
PROPRIETÃ Ţ ILE PRODUSULUI SCALAR:
1) Oricare ar fi < θ , x > = < x ,θ > = 0
Demonstraţie : < 0 • θ , x > = 0 • < θ , x > = 0 .
2) < λ x + μ y , z > = λ < x , z > + μ < y , z >Demonstraţie : < λ x + μ y , z > = < λ x , z > + < μ y , z > = λ < x , z > + μ < y , z > .
Consecinţă:< λ x + μ y , λ x + μ y > = λ2 < x ,x > + λ μ < x , y > + μ λ < y , z > + μ2 < y , y > .
3.2. Spaţiu euclidian
Fie (V,R) un spaţiu vectorial finit dimensional , dim V = n .
DEFINIŢIA 3.2.2.
Un spa ţ iu vectorial (V,R) finit dimensional, peste care s-a definit un produs scalar se numeşte pa ţ iu euclidian .
EXEMPLUL 1 : x2
V = R2 , fie X R2 , X( x1 ,x2 )
- x2 •X( x1 ,x2 )
lung || x || =
(lungimea vectorului x ) |< x , x > = x21 + x
22 x1 x1
( )∫b
adx x f 2
⇒ ∈
∈
∑=
n
i
ii y x1
∈
( ) ( )∫1
0dx x g x f
V x ∈ ⇒
∈
22
21 x x +
Page 2 of 13Capitolul 3
19.04.2008http://cristiann.ase.ro/AlgebraRaduSerban/capitolul3.html
-
8/17/2019 03._Spatii_euclidiene.pdf
3/13
|| x || =
EXEMPLUL 2 :(-1,2) • 2-
Fie X( 2 , 1 ) şi Y ( -1 , 2 ) < x , y > = 2( -1 ) + 1• 2 = 0 1- φ •(2,1)
cos φ = | | |
-1 1 2 Observa ţ ie :
Dacă < x , y > = 0 cos φ = 0 φ = deci vectorii x şi y sunt ortogonali.
DEFINIŢIA 3.2.2.
Fie (V,R) un spa ţ iu euclidian . Vectorii x , y V sunt ortogonali dacă < x , y > = 0 .
3.3. Inegalitatea Cauchy – Buniakowski – Schwartz în spaţii euclidiene
Oricare ar fi x , y doi vectori ce apar ţ in spa ţ iului euclidian (V,R) ,| < x , y > | ≤ || x || • || y ||
DEMONSTRAŢIE :
Cazul 1 : < x , y > = 0 inegalitatea este satisf ăcută .
Cazul 2 : < x , y > 0 x θ şi y θ ( conform proprietăţii 1) ) .
Considerăm λ R ( oarecare ) .
= < x , x > - λ < y , x > - λ < x , y > + λ2 < y , y > =
= - 2 λ < x , y > + λ2 ≥ 0
|| x ||2 || y ||2
λ2 || y ||2 – 2 λ < x , y > + || x ||2 ≥ 0 , oricare ar fi λ R .
< x , y >2 - || y ||2 • || x ||2 ≤ 0 < x , y >2 ≤ || x ||2 • || y ||2
|< x , y >| = || x || • || y || .
3. 4 . Produs scalar complex
>< x x,
||||||||,
y x y x
• ><
⇒ ⇒ 2
π
∈ )( y x⊥
⇒
≠ ⇒ ≠ ≠
∈
4 4 4 34 4 4 210
,≥
>−−< y x y x λ λ
321⇓
>< x x,43421
⇓
>< y y,⇔
⇔ ∈
⇔⎩⎨⎧
≤Δ
>
0
0|||| 2 y
⇔ ⇔
⇔
Page 3 of 13Capitolul 3
19.04.2008http://cristiann.ase.ro/AlgebraRaduSerban/capitolul3.html
-
8/17/2019 03._Spatii_euclidiene.pdf
4/13
Fie (V,C) un spaţiu vectorial finit dimensional peste C .
DEFINIŢIA 3.4.1.
O aplica ţ ie < , > : se numeşte produs scalar complex dacă :
1)
< x , y > = , oricare ar fi .
2) < λ x , y > = λ < x , y > , oricare ar fi C şi oricare ar fi .
3) < x + y , z > = < x , z > + < y , z > , oricare ar fi .
4) < x , x > ≥ 0 şi < x , x > = 0 x = θ , oricare ar fi .
COROLAR :< x , λ y > = < x , y >
DEMONSTRAŢIE :
< x , λ y > = = = < x , y > .
EXEMPLUL 1 :
Fie V = C .
, , i = 1 , … , n .
, , j = 1 , … , n .
prin definiţie , = .
DEFINIŢIA 3.4.2.
Fie (V,K) un spa ţ iu euclidian de dimensiune finit ă , unde K este R sau C . Vectorii x , y V
unt ortogonali dacă < x , y > = 0 .
3.5. Elemente ortogonale într-un spaţiu euclidian
Fie (V,K) un spaţiu euclidian , unde K este R sau C .
Fie A V , fie .
DEFINIŢIA 3.5.1.
Vectorul x0 este ortogonal pe mul ţ imea A dacă x
0 este ortogonal pe to ţ i vectorii mul ţ imii A ,
adică :
< x0 , a > = 0 , oricare ar fi a A . ( not ăm )
DEFINIŢIA 3.5.2.
C V V →×
>< y x,
V y x ∈,
V ∈,
V z y x ∈,,
⇔ V ∈
λ
>< x y,λ λ >< x y, λ
( )T nn x x x xC x ,,, 21 K=⇒∈ C xi ∈
( )T n
n y y y yC y ,,, 21 K=⇒∈ C y i ∈
∑=
n
i
ii y x1
∈
⊂ V x ∈0
∈ A x ⊥0
Page 4 of 13Capitolul 3
19.04.2008http://cristiann.ase.ro/AlgebraRaduSerban/capitolul3.html
-
8/17/2019 03._Spatii_euclidiene.pdf
5/13
Mul imea tuturor elementelor ortogonale pe mul imea A se numeşte complementul ortogonalal mul ţ imii A şi-l not ăm astfel :
(1) .
PROPOZIŢIA 3.5.1.
Complementul ortogonal al mul ţ imii A este un subspa ţ iu al spa ţ iului V .
DEMONSTRAŢIE :
Din (1) ştim că mulţimea A este inclusă în spaţiul V .
, oricare ar fi .
, oricare ar fi .
< x + y , a > = < x , a > + < y , a > = 0 , oricare ar fi .
< λ x , a > = λ < x , a > = 0 , oricare ar fi a A .
PROPOZIŢIA 3.5.2.
Fie (V,K) un spa ţ iu euclidian, unde K este R sau C . Fie vectorii x1 , x2 , … , xn V ,nenuli şi ortogonali doi câte doi . Atunci vectorii x1 , x2 , … ,
n sunt liniar independen ţ i .
DEMONSTRAŢIE :
Din ipoteză ştim că , i = 1 , … , n .
, oricare ar fi i , j = 1 , … , n , < xi , x j > = 0 pentru i şi j = = 1 , … , n ,.
Fie combinaţia liniară λ1 x
1 + λ
2 x
2 + … + λ
n x
n = θ .
= 0
θ 0 0 diferit de zero
0 0
, oricare ar fi j = 1 , … , n .
PROPOZIŢIA 3.5.3.
{ } A xV x A ⊥∈=⊥ |
⊥
0, >=⇒=⇒< ∑=
j
n
ii x x ,
||
11 321
λ +>=<
>=< j
j j
j j j
x x
x xλ
λ
Page 5 of 13Capitolul 3
19.04.2008http://cristiann.ase.ro/AlgebraRaduSerban/capitolul3.html
-
8/17/2019 03._Spatii_euclidiene.pdf
6/13
Vectorii x1 , x2 , … , xn V ( unde V este un spa iu euclidian ) , sunt liniar
dependen ţ i = 0 . (3)
DEMONSTRAŢIE :
Presupunem că x1 , x2 , … , xn sunt liniar dependenţi .
i) dacă există xi = θ , atunci detH = 0 .
ii) presupunem că toţi ( i = 1 , … , n ) .
Dacă xi sunt liniar dependenţi, atunci este adevărat f ără ca toţi scalarii λi să fie nuli ( i
= 1 , … , n ) .
= 0 , oricare ar fi j = 1 , … , n θ
- dacă j = 1 = 0
……………………………………… obţinem un sistem liniar şi omogen de n
- dac
ă j = n = 0 ecua
ţii cu n necunoscute.
Sistemul are soluţia nebanală ( din ipoteză ) , deci detH = 0 .
3.6. Baze ortogonale ; Teorema Gramm - Schmidtt
Fie V un spaţiu euclidian real sau complex n dimensional .Fie B = { b1 , b2 , … , bn } o bază în V .
DEFINIŢIA 3.6.1.
Baza B este ortogonal ă dacă , i = 1 , … , n , . ( deci o baz ă este ortogonal ă când
vectorii ei sunt ortogonali doi câte doi )
DEFINIŢIA 3.6.2.
O baz ă ortogonal ă B = { b1 , b2 , … , bn } este ortonormal ă dacă || bi || = 1 , unde i = 1 , … , n
.
∈
⇔ ><
><
><
=
nnnn
n
n
x x x x x x
x x x x x x
x x x x x x
H
,,,
,,,
,,,
det
21
22212
12111
K
M
K
K
0≠i x
∑=
=n
i
ii x1
θ λ
>< ∑=
j
n
ii x x ,
||
11 321
λ
>⇒< ∑=
11
, x xn
i
iiλ
⇒
>⇒< ∑=
n
n
i
ii x x ,
1
λ
ji bb ⊥ ji ≠
Page 6 of 13Capitolul 3
19.04.2008http://cristiann.ase.ro/AlgebraRaduSerban/capitolul3.html
-
8/17/2019 03._Spatii_euclidiene.pdf
7/13
EXEMPLUL 1 :
versori ai axelor de coordonate < e1 , e2 > = 0
e2( 0,1 )- || e1 || = || e2 || = 1
|
0 e1( 1,0 )
TEOREMA GRAMM – SCHMIDTT :
Fie V un spa ţ iu euclidian , dim V = n . Atunci exist ă în V o baz ă ortogonal ă .
DEMONSTRAŢIE :
Fie F = { f 1 , f 2 , … , f n } o bază în spaţiul V .
Fie E = { e1 , e
2 , … , e
n } o baz
ă ortogonal
ă .
e1 = f 1
e2 = f
2 + λ
21 e
1
e3 = f
3 + λ
32 e
2
……………… ei = f i + λii-1 ei-1 + λii-2 ei-2 + … + λi1 e1
………………………………………. e
n = f
n + λ
nn-1 e
n-1 + λ
nn-2 e
n-2 + … + λ
n1 e
1
Vom determina scalarii λij ( i = 2, … , n , j = 1 , … , n ) astfel încât e1 , e2 , … , en să fie ortogonalidoi câte doi .
< e1 , e
2 > = < f
2 + λ
21 e
1 , e
1 > = < f
2 , e
1 > + λ
21 < e
1 , e
1 > = 0
şi < e3 , e1 > = 0 şi < e3 , e2 > = 0
< e3 , e
1 > = < f
3 + λ
32 e
2 + λ
31 e
1 , e
1 > = < f
3 , e
1 > + λ
32 < e
2 , e
1 > + λ
31 < e
1 , e
1>= 0
< e3 , e2 > = < f 3 + λ32 e2 + λ31 e1 , e2 > = < f 3 , e2 > + λ32 < e2 , e2 > + λ31 < e1 , e2 >= 0
0, 2121 >=⇒<
><−=
11
1221
,
,
ee
e f λ
13 ee ⊥ ⇒⊥ 23 ee
><
><−=
11
1331
,
,
ee
e f λ
Page 7 of 13Capitolul 3
19.04.2008http://cristiann.ase.ro/AlgebraRaduSerban/capitolul3.html
-
8/17/2019 03._Spatii_euclidiene.pdf
8/13
În general , .
< e I , e1 > = < f I + λii-1 e I-1 + λii-2 e I-2 + … + λi1 e1 , e1 > = < f I ,e1 > + λii-1 < e I-1 , e1 > +
+ λii-2 < e I-2 , e1 > + … + λi1 < e1 , e1 > = 0 .
În general , ( i = 2, … , n , j = 1 , … , n ) .
Am obţinut astfel n vectori e1 , e2 , … , en ortogonali doi câte doi vectorii sunt liniar
independenţi . Ştim că dimensiunea spaţiului este n , deci vectorii e1 , e2 , … , en formează o bază ortogonală .
EXEMPLUL 2 :
Fie ( R3 , R ) un spaţiu euclidian. R3 , x = ( x1 , x2 , x3 )
T ; y R3 , y = ( y1 , y2 , y3 )T
Fie produsul scalar .
Fie F = { f 1 , f 2 , f 3 } unde , , . Fie E = { e1 , e2 , e3 } .
< f 2
+ λ21
e1
, e1
> = 0 < f 2
, e1
> + < e1
, e1
> = 0
< f 2 , e
1 > = 1 , < e
1 , e
1 > = 2
><
><−=
22
2332
,
,
ee
e f λ
121 ,,, −⊥⊥⊥ iiii eeeeee K
⇒ ><
><−=
11
1,
,
ee
e f iiiλ
><
><−=
−−
−−
11
11
,
,
ii
ii
iiee
e f λ
><
><−=
j j
ji
ijee
e f
,
,λ
⇒
∈ ∈
∑=
>=<3
1
,i
ii y x y x
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
=
0
1
1
1 f ⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
=
1
0
1
2 f ⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
=
0
1
0
3 f
⎪⎩
⎪⎨
⎧
++=
+=
=
13123233
12122
11
ee f e
e f e
f e
λ λ
λ
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
=⇒
0
1
1
1e
⇒⊥ 21 ee ⇔
⇒ 2
1
,
,
11
1221 −=
><
><−=
ee
e f λ
Page 8 of 13Capitolul 3
19.04.2008http://cristiann.ase.ro/AlgebraRaduSerban/capitolul3.html
-
8/17/2019 03._Spatii_euclidiene.pdf
9/13
< f 3 + λ32 e2 + λ31 e1 , e1 >= 0 < f 3 , e1 > + λ32 < e2 , e1 > + λ31 < e1 , e1 >=0
< f 3 , e1 > = 1
< f 3 + λ
32 e
2 + λ
31 e
1 , e
1 >= 0 < f
3 , e
1 > + λ
32 < e
2 , e
1 > + λ
31 < e
1 , e
2 >=0
< f 3 , e
2 > = , < e
2 , e
2 > =
PROPOZIŢIA 3.6.1.
Fie (V,K) un spa ţ iu euclidian, dim V = n şi fie un subspa ţ iu al lui V . Fie B0 = { b1 ,b
2 , … , b
n } . Vectorul a V este ortogonal pe V
0 dacă şi numai dacă a este ortogonal pe B
0 .
DEMONSTRAŢIE :
1) Presupunem că a V este ortogonal pe V 0 < a , x > = 0 , oricare ar fi x V 0 .
Din ipoteză ştim că bi V
0 < a , b
i > = 0 ( i = 1 , … , p ) a B
0 .
2) Presupunem că a B0 < a , bi > = 0 ( i = 1 , … , p ) .
Fie x V 0
x = λ1
b1
+ λ2
b2
+ … + λ p
b p
.
< a , x > = < a , λ1 b
1 + λ
2 b
2 + … + λ
p b
p > = … +
.
3.7. Izomorfismul spaţiilor euclidiene
⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
−=
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
−⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
=
1
2
1
2
1
0
1
1
2
1
1
0
1
2e
⇒⊥ 13 ee ⇔
⇒ 2
1
,
,
11
1331 −=
><
><−=
ee
e f λ
⇒⊥ 23 ee ⇔
2
1−
2
3
⇒ 3
1
,
,
22
2332 =
><
><−=
ee
e f λ
⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛ −
=⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
−
⎟⎟⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
−+⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
=
3
1
3
1
31
0
1
1
2
1
12
12
1
3
1
0
1
0
3e
V V ⊂0
∈
∈ ⇒ ∈
∈ ⇒ ⇒ ⊥
⊥ ⇒
∈ ⇒
+>< 2211 ,, baba λ λ
0, >=
-
8/17/2019 03._Spatii_euclidiene.pdf
10/13
Fie V şi W două spaţii euclidiene peste corpul K , unde K este C sau R .
DEFINIŢIA 3.7.1.
Spa ţ iul V este izomorf cu spa ţ iul W dacă exist ă bijectivă astfel încât : 1)
φ ( x + y ) = φ ( x ) + φ ( y ) , oricare ar fi x , y V .
2) φ ( λ x ) = λ φ ( x ) , oricare ar fi x V şi oricare ar fi λ K . 3) < x , y > = < φ ( x ) , φ ( y ) > , oricare ar fi x , y V .
TEOREMA 3.7.1.
Fie V şi W două spa ţ ii euclidiene peste acelaşi corp K , dim V = dim W = n . tunci . ( adică două spa ţ ii euclidiene de aceeaşi dimensiune sunt izomorfe ).
DEMONSTRAŢIE :
Fie (V,R) un spaţiu euclidian, dimV = n; fie B = { b1 , b2 , … , bn } o bază în V .
Vom demonstra că V Rn .
Dacă B este o bază în spaţiul V , conform teoremei Gramm – Schmidtt , din B vom puteaconstrui o bază ortonormală .
E={ e1 , e
2 , … , e
n } , ( i = 1 , … , n , ), || e
i ||= 1, || e
i || =
Fie x V ( , i = 1 , … , n )
Fie y V ( , j = 1 , … , n )
Definim , φ ( x ) = ( x1 , x2 , … , xn )T . Funcţia φ este un izomorfism , adică φ
este bijectivă şi : 1) φ ( x + y ) = φ ( x ) + φ ( y ) , oricare ar fi x , y V .
2) φ ( λ x ) = λ φ ( x ) , oricare ar fi x V şi oricare ar fi λ K .
3) < x , y > = < φ ( x ) , φ ( y ) > , oricare ar fi x , y V .
Primele două relaţii sunt evidente. O vom demonstra pe cea de – a treia.
Rezultă astfel că V Rn
W Rn , ψ bijectivă , deci există , bijectivă .
este o funcţie care realizează un izomorfism între spaţiile V şiW .
OBSERVAŢ IE : Demonstraţia în cazul în care corpul de scalari este C este asemănătoare.
( )W V ≅ W V →:
∈
∈ ∈∈
( )W V ≅
≅
ji ee ⊥ ji ≠ >< ii ee ,
∈ ⇒i
n
i
i e x x ∑=
=1
R xi ∈
∈ ⇒ j
n
i
j e y y ∑=
=1
R y j ∈
n RV →:ϕ
∈
∈ ∈
∈
( ) ( )∑∑ ∑ ∑∑∑= = = ===
>====>=
-
8/17/2019 03._Spatii_euclidiene.pdf
11/13
3.8. Proiecţia unui vector pe un subspaţiu
Fie V un spaţiu vectorial euclidian şi fie V 1 V ( V
1 un subspaţiu liniar al lui V ).
Fie f V şi fie f 0
V 1
astfel încât ( f – f 0
) este perpendicular pe V 1
.
DEFINIŢIA 3.8.1.
Vectorul f 0 cu aceste propriet ăţ i se numeşte proiec ţ ia vectorului f pe subspa ţ iul V 1 . ( f 0 =
r V 1
f )
PROPOZIŢIA 3.8.1.
Dacă exist ă f 0 V 1 , f 0 = pr V 1 f , atunci : || f – f 0 || ≤ || f – f 1 || oricare ar fi
1 V .
DEMONSTRAŢIE :
|| f – f 1 ||2 = < f – f 1 , f – f 1 > = < f – f 0 + f – f 0 , f – f 0 + f 0 – f 1 > = < f – f 0 , f – f 0 > +
+ 2< f – f 0 , f
1 – f
0 > + < f
0 – f
1 , f
0 – f
1 > = || f – f
0 ||2 + 2< f – f
0 , f
1 – f
0 > + || f
0 – f
1 || 2=
= || f – f 0 ||2 +|| f 0 – f 1 ||
2 || f – f 1 ||2 = || f – f 0 ||
2 +|| f 0 – f 1 ||2
|| f – f 1 ||2 ≥ || f – f 0 ||
2 || f – f 1 || ≥ || f – f 0 ||
Imaginea geometrică :
f
f-f 1
f 1 f-f 0
f 0
f 0-f 1
⊂
∈ ∈
∈
∈
⇒
⇒ ⇒
Page 11 of 13Capitolul 3
19.04.2008http://cristiann.ase.ro/AlgebraRaduSerban/capitolul3.html
-
8/17/2019 03._Spatii_euclidiene.pdf
12/13
3.9. Calculul proiecţiei unui vector pe un subspaţiu
Fie V un spaţiu euclidian . Fie V 1 V un subspaţiu al lui V şi fie f un vector
oarecare din V . Presupunem dim V = p există E = { e
1 , e
2 , … , e
p } o bază ortonormală.
Prin definiţia vectorului f 0 ştim că , adică < f – f 0 , x > = 0 , oricare ar fivectorul x din V
1 . ( * )
Din ( * ) şi din faptul că un vector este ortogonal pe un subspaţiu dacă este ortogonal pe vectoriibazei , rezultă că < f – f 0 , ei > = 0 , oricare ar fi i = 1, … , p .
< f , ei > - < f
0 , e
i > = 0 < f
0 , e
i > = < f , e
i > , oricare ar fi i = 1, … , p .
(**) , oricare ar fi i = 1, … , p
pentru că vectorii e1 , e
2 , … , e
p sunt liniar independenţi .
Deci sistemul are soluţie unică c1 , c
2 , … , c
p pe care o înlocuim în relaţia (**) .
EXEMPLUL 1 :
Fie V = R3 , f R3 , f = ( 1 , 2 , 1 )T .
Fie V 1 V un subspaţiu al lui V , .
O bază în V 1 este { e1 , e2 } unde : e1 = ( 1 , 0 , 1 ) şi e2 = ( 0 , 1 , 0 ) .
Trebuie să calculăm f 0 V 1 astfel încât .
0 = c1 e1 + c2 e2 , şi .
⊂
⇒
( ) 10 V f f ⊥−
⇔
10 V f ∈ ⇒ j
p
j
j ec f ∑=
=1
0 >>=⇒>=>=>=>=<
><
><
=
p p p p
p
p
eeeeee
eeeeee
eeeeee
H
K
MK
K
∈
⊂ ( ) }0,,|{ 211T
x x xV xV =∈=
∈ ( ) 10 V f f ⊥−
( ) 10 V f f ⊥− ⇒ ( ) 10 e f f ⊥− ( ) 20 e f f ⊥−
Page 12 of 13Capitolul 3
19.04.2008http://cristiann.ase.ro/AlgebraRaduSerban/capitolul3.html
-
8/17/2019 03._Spatii_euclidiene.pdf
13/13
< e1
,e1
> = 1 ; < e2
, e2
> = 1 ; < f , e1
> = 1 ; < f , e2
> = 2
1 - f c1 = 1 ; c2 = 2 . f 0 = ( 1 , 2 , 0 ) . |
|2
1 f 0
⇒⎩⎨⎧
>>=>=>=>=