首页 > 其他分享 >施密特正交化

施密特正交化

时间:2023-08-04 12:14:10浏览次数:30  
标签:frac Rightarrow 施密特 正交 beta alpha aligned mathrm

目录

公式

\[\left\{ \begin{aligned} &\beta_1 = \alpha_1 \\ &\beta_2 = \alpha_2 - \frac{(\alpha_2, \beta_1)}{(\beta_1,\beta_1)} \beta_1 \\ &\beta_3 = \alpha_3 - \frac{(\alpha_3, \beta_1)}{(\beta_1,\beta_1)} \beta_1 - \frac{(\alpha_3, \beta_2)}{(\beta_2,\beta_2)} \beta_2 \\ \end{aligned} \right. \]

推导

\[\left\{ \begin{aligned} &\beta_1 = \alpha_1 \\ &\beta_2 = \alpha_2 + k \beta_1 \\ &\beta_3 = \alpha_3 + m_1 \beta_1 + m_2 \beta_2 \\ \end{aligned} \right. \]

已知 \(\beta_1,\beta_2,\beta_3\) 两两正交,即:

\[\left\{ \begin{aligned} &\beta_1^{\mathrm{T}} \beta_2 = 0 & ①\\ &\beta_1^{\mathrm{T}} \beta_3 = 0 & ②\\ &\beta_2^{\mathrm{T}} \beta_3 = 0 & ③\\ \end{aligned} \right. \]

由 ① 得:

\[\begin{aligned} & \beta_1^{\mathrm{T}} \beta_2 = 0 \\ \Rightarrow & \beta_1^{\mathrm{T}} (\alpha_2+k \beta_1) = 0 \\ \Rightarrow & \beta_1^{\mathrm{T}} \alpha_2 + k \beta_1^{\mathrm{T}} \beta_1 = 0 \\ \Rightarrow & k = -\frac{\beta_1^{\mathrm{T}} \alpha_2}{ \beta_1^{\mathrm{T}} \beta_1} \end{aligned} \]

由 ② 得:

\[\begin{aligned} & \beta_1^{\mathrm{T}} \beta_3 = 0 \\ \Rightarrow & \beta_1^{\mathrm{T}} (\alpha_3 + m_1 \beta_1 + m_2 \beta_2) = 0 \\ \Rightarrow & \beta_1^{\mathrm{T}} \alpha_3 + m_1 \beta_1^{\mathrm{T}} \beta_1 + m_2 \beta_1^{\mathrm{T}} \beta_2 = 0 \\ \Rightarrow & \beta_1^{\mathrm{T}} \alpha_3 + m_1 \beta_1^{\mathrm{T}} \beta_1 = 0 \\ \Rightarrow & m_1 = -\frac{\beta_1^{\mathrm{T}} \alpha_3}{ \beta_1^{\mathrm{T}} \beta_1} \end{aligned} \]

由 ③ 得:

\[\begin{aligned} & \beta_2^{\mathrm{T}} \beta_3 = 0 \\ \Rightarrow & \beta_2^{\mathrm{T}} (\alpha_3 + m_1 \beta_1 + m_2 \beta_2) = 0 \\ \Rightarrow & \beta_2^{\mathrm{T}} \alpha_3 + m_1 \beta_2^{\mathrm{T}} \beta_1 + m_2 \beta_2^{\mathrm{T}} \beta_2 = 0 \\ \Rightarrow & \beta_2^{\mathrm{T}} \alpha_3 + m_2 \beta_2^{\mathrm{T}} \beta_2 = 0 \\ \Rightarrow & m_2 = -\frac{\beta_2^{\mathrm{T}} \alpha_3}{ \beta_2^{\mathrm{T}} \beta_2} \end{aligned} \]

拓展

以上推导的思路还可以应用于下题中:

【例】设 \(\alpha_1,\alpha_2,\alpha_3\) 线性无关,\(A\alpha_1=\alpha_1, A\alpha_2=2(\alpha_1+\alpha_2), A\alpha_3=3(\alpha_1+\alpha_2+\alpha_3)\),求 \(A\) 的特征值和特征向量。

【解】待定系数法:

\[\begin{aligned} & A(\alpha_1 + m\alpha_2 + n\alpha_3) = \alpha_1 + 2m(\alpha_1+\alpha_2) + 3n(\alpha_1+\alpha_2+\alpha_3) \\ \Rightarrow & \lambda (\alpha_1 + m\alpha_2 + n\alpha_3) = \alpha_1 + 2m(\alpha_1+\alpha_2) + 3n(\alpha_1+\alpha_2+\alpha_3) \\ \Rightarrow & \lambda \alpha_1 + m \lambda \alpha_2 + n \lambda \alpha_3 = (1+2m+3n)\alpha_1 + (2m+3n)\alpha_2 + 3n\alpha_3 \end{aligned} \]

得到以下方程组:

\[\left\{ \begin{aligned} &1+2m+3n = \lambda & ①\\ &2m+3n = m \lambda & ②\\ &3n = n \lambda & ③\\ \end{aligned} \right. \]

由 ③ 可分为两种情形:

(1)\(n \neq 0, \lambda = 3\)

将 \(\lambda = 3\) 代入 ①、②:

\[\left\{ \begin{aligned} &1+2m+3n = 3 & ①\\ &2m+3n = 3m & ②\\ \end{aligned} \right. \]

解得:

\[\left\{ \begin{aligned} &m = \frac{2}{3} \\ &n = \frac{2}{9} \\ \end{aligned} \right. \]

代入到最初的式子可得:

\[\begin{aligned} & A(\alpha_1 + m\alpha_2 + n\alpha_3) = \alpha_1 + 2m(\alpha_1+\alpha_2) + 3n(\alpha_1+\alpha_2+\alpha_3) \\ \Rightarrow & A(\alpha_1 + \frac{2}{3} \alpha_2 + \frac{2}{9} \alpha_3) = \alpha_1 + \frac{4}{3}(\alpha_1+\alpha_2) + \frac{2}{3}(\alpha_1+\alpha_2+\alpha_3) \\ \Rightarrow & A(\alpha_1 + \frac{2}{3} \alpha_2 + \frac{2}{9} \alpha_3) = 3(\alpha_1 + \frac{2}{3} \alpha_2 + \frac{2}{9} \alpha_3) \\ \end{aligned} \]

(2)\(n = 0\)

将 \(n = 0\) 代入 ①、②:

\[\left\{ \begin{aligned} &1+2m = \lambda & ①\\ &2m = m \lambda & ②\\ \end{aligned} \right. \]

由 ② 又分为两种情形:

(2-1)\(m \neq 0, \lambda = 2\)

\(\lambda = 2\) 代入 ① 得:\(1+2m=2\),解得 \(m=\frac{1}{2}\)

将已求得结果代入最初式子得:

\[A (\alpha_1 + \frac{1}{2} \alpha_2) = 2 (\alpha_1 + \frac{1}{2} \alpha_2) \]

(2-2)\(m = 0\)

\(m = 0\) 代入 ① 得:\(\lambda = 1\)

将已求得结果代入最初式子得:\(A \alpha_1 = \alpha_1\)

(3)总结

所以 \(A\) 的特征值为 \(3,2,1\)

对应的特征向量为 \(\alpha_1 + \frac{2}{3} \alpha_2 + \frac{2}{9} \alpha_3,\alpha_1 + \frac{1}{2} \alpha_2,\alpha_1\)

标签:frac,Rightarrow,施密特,正交,beta,alpha,aligned,mathrm
From: https://www.cnblogs.com/Mount256/p/17605535.html

相关文章

  • matlab做施密特正交
    fori=1:tiqvduanifi==1shimi=[shimi,duan(:,i)]elsetou=duan(:,i)'*shimimo=shimi.*shimimo=sum(mo,1)%mo=sqrt(mo)k=tou./mok=repmat(k,[h1])alltou=k.*shimialltou=sum(alltou,2)shimi=[shimi,duan(:,i)-alltou]endendshimo=repmat(sqrt(sum(shimi.*shimi,1)),[......
  • matlab将3个向量变为相互正交
    zhengshu=x(1:4,1:1000)futou1=x(1:4,1001)futou2=x(1:4,1002)futou3=x(1:4,1003)futou1=futou1/sqrt(sum(futou1.*futou1));fu12=futou1'*futou2futou1mo=sqrt(sum(futou1.*futou1));fu12=fu12/futou1mofutou2=futou2-fu12*futou1futou2=futou2/sqrt(sum(futou2.*futou2......
  • Java使用joml计算机图形学库,将3D坐标旋转正交投影转为2D坐标
    最近遇到了一个困扰我许久的难题,现将解决方案分享出来由于我们的项目侧重点在前端绘图,导致了前后端工作量不协调,我后端接口很快就能写完,而前端一个图要画好久,领导见状将前端的任务分到后端一部分用Java代码来实现,然后给前端提供接口而我接到的任务就是将Echarts中绘制三维图形的......
  • 正交编码与正交沃尔什函数详解
    本专栏包含信息论与编码的核心知识,按知识点组织,可作为教学或学习的参考。markdown版本已归档至【Github仓库:<https://github.com/timerring/information-theory>】或者公众号【AIShareLab】回复信息论获取。正交编码正交编码的基本概念正交性若两个周期为T的模拟信号和......
  • 方芳:公路正交异性钢桥面板细节多轴与细节疲劳研究
    武汉市江夏区交通局武汉市江夏区公路局  武汉市江夏区公路建筑工程公司武汉市江夏城投集团有限公司武汉江夏路桥工程总公司 武汉工程大学 土木工程与建筑学院    方芳    15927602711公路正交异性钢桥面板细节疲劳研究随着公路交通的发展,桥梁建设已......
  • 正交编码器3闭环方案 dsp28335平台,电流、速度、位置闭环控制,不改代
    正交编码器3闭环方案dsp28335平台,电流、速度、位置闭环控制,不改代码自由切换。ID:83500663155745027......
  • 5G-NOMA非正交多址接入
    SIC,successiveinterferencecancellation,中文是串行干扰消除。《Power-DomainNon-OrthogonalMultipleAccess(NOMA)in5GSystems:PotentialsandChallenges》,这篇综述介绍NOMA的知识非常全面,值得五星推荐。  基站将不同UE的信号叠加在一起,当叠加的信号传到UE这边......
  • MG SIEGLER炮轰施密特信口开河:6个月了 Android怎么还没超过iOS
    不知大家是否还记得Google董事长施密特去年12月6日在巴黎LeWeb的发言,称未来六个月Android全胜iOS,因为最终应用开发商都会受“量”的驱使去开发应用,而这种量又正好是Google......
  • 正交实验与极差分析
    正交试验极差分析流程如下图:正交试验说明正交试验是研究多因素试验的设计方法。对于多因素、多水平的实验要求,如果每个因素的每个水平都要进行试验,这样就会耗费大量的人......
  • python实战-基于正交实验(工具:allpairs)自动生成接口异常测试用例
    实现思路1.抓取api信息(目前公司用的swagger),uri、method、params、response,解析完成后写入excle2.读取抓取完毕的api信息,处理为allpairs所需要的ordereddict3.调用allpai......