Algebra Beispiele
S={(1,1,1),(0,1,1)}S={(1,1,1),(0,1,1)}
Schritt 1
Vergebe einen Namen für jeden Vektor.
u⃗1=(1,1,1)u⃗1=(1,1,1)
u⃗2=(0,1,1)u⃗2=(0,1,1)
Schritt 2
Der erste orthogonale Vektor ist der erste Vektor in der gegebenen Menge von Vektoren.
v⃗1=u⃗1=(1,1,1)v⃗1=u⃗1=(1,1,1)
Schritt 3
Verwende die Formel, um die anderen orthogonalen Vektoren zu ermitteln.
v⃗k=u⃗k-k-1∑i=1projv⃗i(u⃗k)v⃗k=u⃗k−k−1∑i=1projv⃗i(u⃗k)
Schritt 4
Schritt 4.1
Verwende die Formel, um v⃗2v⃗2 zu ermitteln.
v⃗2=u⃗2-projv⃗1(u⃗2)v⃗2=u⃗2−projv⃗1(u⃗2)
Schritt 4.2
Ersetze u⃗2u⃗2 durch (0,1,1)(0,1,1).
v⃗2=(0,1,1)-projv⃗1(u⃗2)v⃗2=(0,1,1)−projv⃗1(u⃗2)
Schritt 4.3
Ermittle projv⃗1(u⃗2)projv⃗1(u⃗2).
Schritt 4.3.1
Berechne das Skalarprodukt.
Schritt 4.3.1.1
Das Skalarprodukt zweier Vektoren ist die Summe der Produkte ihrer Komponenten.
u⃗2⋅v⃗1=0⋅1+1⋅1+1⋅1u⃗2⋅v⃗1=0⋅1+1⋅1+1⋅1
Schritt 4.3.1.2
Vereinfache.
Schritt 4.3.1.2.1
Vereinfache jeden Term.
Schritt 4.3.1.2.1.1
Mutltipliziere 00 mit 11.
u⃗2⋅v⃗1=0+1⋅1+1⋅1u⃗2⋅v⃗1=0+1⋅1+1⋅1
Schritt 4.3.1.2.1.2
Mutltipliziere 11 mit 11.
u⃗2⋅v⃗1=0+1+1⋅1u⃗2⋅v⃗1=0+1+1⋅1
Schritt 4.3.1.2.1.3
Mutltipliziere 11 mit 11.
u⃗2⋅v⃗1=0+1+1u⃗2⋅v⃗1=0+1+1
u⃗2⋅v⃗1=0+1+1u⃗2⋅v⃗1=0+1+1
Schritt 4.3.1.2.2
Addiere 00 und 11.
u⃗2⋅v⃗1=1+1u⃗2⋅v⃗1=1+1
Schritt 4.3.1.2.3
Addiere 11 und 11.
u⃗2⋅v⃗1=2u⃗2⋅v⃗1=2
u⃗2⋅v⃗1=2u⃗2⋅v⃗1=2
u⃗2⋅v⃗1=2u⃗2⋅v⃗1=2
Schritt 4.3.2
Ermittle die Norm von v⃗1=(1,1,1)v⃗1=(1,1,1).
Schritt 4.3.2.1
Die Norm ist die Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate aller Elemente im Vektor.
||v⃗1||=√12+12+12||v⃗1||=√12+12+12
Schritt 4.3.2.2
Vereinfache.
Schritt 4.3.2.2.1
Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.
||v⃗1||=√1+12+12||v⃗1||=√1+12+12
Schritt 4.3.2.2.2
Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.
||v⃗1||=√1+1+12||v⃗1||=√1+1+12
Schritt 4.3.2.2.3
Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.
||v⃗1||=√1+1+1||v⃗1||=√1+1+1
Schritt 4.3.2.2.4
Addiere 11 und 11.
||v⃗1||=√2+1||v⃗1||=√2+1
Schritt 4.3.2.2.5
Addiere 22 und 11.
||v⃗1||=√3||v⃗1||=√3
||v⃗1||=√3||v⃗1||=√3
||v⃗1||=√3||v⃗1||=√3
Schritt 4.3.3
Ermittle die Projektion von u⃗2u⃗2 auf v⃗1v⃗1 mit Hilfe der Projektionsformel.
projv⃗1(u⃗2)=u⃗2⋅v⃗1||v⃗1||2×v⃗1projv⃗1(u⃗2)=u⃗2⋅v⃗1||v⃗1||2×v⃗1
Schritt 4.3.4
Ersetze u⃗2⋅v⃗1u⃗2⋅v⃗1 durch 22.
projv⃗1(u⃗2)=2||v⃗1||2×v⃗1projv⃗1(u⃗2)=2||v⃗1||2×v⃗1
Schritt 4.3.5
Ersetze ||v⃗1||||v⃗1|| durch √3√3.
projv⃗1(u⃗2)=2√32×v⃗1projv⃗1(u⃗2)=2√32×v⃗1
Schritt 4.3.6
Ersetze v⃗1v⃗1 durch (1,1,1)(1,1,1).
projv⃗1(u⃗2)=2√32×(1,1,1)projv⃗1(u⃗2)=2√32×(1,1,1)
Schritt 4.3.7
Vereinfache die rechte Seite.
Schritt 4.3.7.1
Schreibe √32√32 als 33 um.
Schritt 4.3.7.1.1
Benutze n√ax=axnn√ax=axn, um √3√3 als 312312 neu zu schreiben.
projv⃗1(u⃗2)=2(312)2×(1,1,1)projv⃗1(u⃗2)=2(312)2×(1,1,1)
Schritt 4.3.7.1.2
Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, (am)n=amn(am)n=amn.
projv⃗1(u⃗2)=2312⋅2×(1,1,1)projv⃗1(u⃗2)=2312⋅2×(1,1,1)
Schritt 4.3.7.1.3
Kombiniere 1212 und 22.
projv⃗1(u⃗2)=2322×(1,1,1)projv⃗1(u⃗2)=2322×(1,1,1)
Schritt 4.3.7.1.4
Kürze den gemeinsamen Faktor von 22.
Schritt 4.3.7.1.4.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
projv⃗1(u⃗2)=2322×(1,1,1)
Schritt 4.3.7.1.4.2
Forme den Ausdruck um.
projv⃗1(u⃗2)=231×(1,1,1)
projv⃗1(u⃗2)=231×(1,1,1)
Schritt 4.3.7.1.5
Berechne den Exponenten.
projv⃗1(u⃗2)=23×(1,1,1)
projv⃗1(u⃗2)=23×(1,1,1)
Schritt 4.3.7.2
Multipliziere 23 mit jedem Element der Matrix.
projv⃗1(u⃗2)=(23⋅1,23⋅1,23⋅1)
Schritt 4.3.7.3
Vereinfache jedes Element der Matrix.
Schritt 4.3.7.3.1
Mutltipliziere 23 mit 1.
projv⃗1(u⃗2)=(23,23⋅1,23⋅1)
Schritt 4.3.7.3.2
Mutltipliziere 23 mit 1.
projv⃗1(u⃗2)=(23,23,23⋅1)
Schritt 4.3.7.3.3
Mutltipliziere 23 mit 1.
projv⃗1(u⃗2)=(23,23,23)
projv⃗1(u⃗2)=(23,23,23)
projv⃗1(u⃗2)=(23,23,23)
projv⃗1(u⃗2)=(23,23,23)
Schritt 4.4
Setze die Projektion ein.
v⃗2=(0,1,1)-(23,23,23)
Schritt 4.5
Vereinfache.
Schritt 4.5.1
Kombiniere jede Komponente der Vektoren.
(0-(23),1-(23),1-(23))
Schritt 4.5.2
Subtrahiere 23 von 0.
(-23,1-(23),1-(23))
Schritt 4.5.3
Schreibe 1 als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner.
(-23,33-23,1-(23))
Schritt 4.5.4
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
(-23,3-23,1-(23))
Schritt 4.5.5
Subtrahiere 2 von 3.
(-23,13,1-(23))
Schritt 4.5.6
Schreibe 1 als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner.
(-23,13,33-23)
Schritt 4.5.7
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
(-23,13,3-23)
Schritt 4.5.8
Subtrahiere 2 von 3.
v⃗2=(-23,13,13)
v⃗2=(-23,13,13)
v⃗2=(-23,13,13)
Schritt 5
Ermittle die Orthonormalbasis, indem du jeden orthogonalen Vektor durch seine Norm dividierst.
Span{v⃗1||v⃗1||,v⃗2||v⃗2||}
Schritt 6
Schritt 6.1
Um einen Einheitsvektor in der gleichen Richtung wie ein Vektor v⃗ zu ermitteln, dividiert man durch die Norm von v⃗.
v⃗|v⃗|
Schritt 6.2
Die Norm ist die Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate aller Elemente im Vektor.
√12+12+12
Schritt 6.3
Vereinfache.
Schritt 6.3.1
Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.
√1+12+12
Schritt 6.3.2
Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.
√1+1+12
Schritt 6.3.3
Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.
√1+1+1
Schritt 6.3.4
Addiere 1 und 1.
√2+1
Schritt 6.3.5
Addiere 2 und 1.
√3
√3
Schritt 6.4
Teile den Vektor durch seine Norm.
(1,1,1)√3
Schritt 6.5
Teile jedes Element des Vektors durch √3.
(1√3,1√3,1√3)
(1√3,1√3,1√3)
Schritt 7
Schritt 7.1
Um einen Einheitsvektor in der gleichen Richtung wie ein Vektor v⃗ zu ermitteln, dividiert man durch die Norm von v⃗.
v⃗|v⃗|
Schritt 7.2
Die Norm ist die Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate aller Elemente im Vektor.
√(-23)2+(13)2+(13)2
Schritt 7.3
Vereinfache.
Schritt 7.3.1
Wende die Exponentenregel (ab)n=anbn an, um den Exponenten zu verteilen.
Schritt 7.3.1.1
Wende die Produktregel auf -23 an.
√(-1)2(23)2+(13)2+(13)2
Schritt 7.3.1.2
Wende die Produktregel auf 23 an.
√(-1)22232+(13)2+(13)2
√(-1)22232+(13)2+(13)2
Schritt 7.3.2
Potenziere -1 mit 2.
√12232+(13)2+(13)2
Schritt 7.3.3
Mutltipliziere 2232 mit 1.
√2232+(13)2+(13)2
Schritt 7.3.4
Potenziere 2 mit 2.
√432+(13)2+(13)2
Schritt 7.3.5
Potenziere 3 mit 2.
√49+(13)2+(13)2
Schritt 7.3.6
Wende die Produktregel auf 13 an.
√49+1232+(13)2
Schritt 7.3.7
Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.
√49+132+(13)2
Schritt 7.3.8
Potenziere 3 mit 2.
√49+19+(13)2
Schritt 7.3.9
Wende die Produktregel auf 13 an.
√49+19+1232
Schritt 7.3.10
Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.
√49+19+132
Schritt 7.3.11
Potenziere 3 mit 2.
√49+19+19
Schritt 7.3.12
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
√4+19+19
Schritt 7.3.13
Addiere 4 und 1.
√59+19
Schritt 7.3.14
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
√5+19
Schritt 7.3.15
Addiere 5 und 1.
√69
Schritt 7.3.16
Kürze den gemeinsamen Teiler von 6 und 9.
Schritt 7.3.16.1
Faktorisiere 3 aus 6 heraus.
√3(2)9
Schritt 7.3.16.2
Kürze die gemeinsamen Faktoren.
Schritt 7.3.16.2.1
Faktorisiere 3 aus 9 heraus.
√3⋅23⋅3
Schritt 7.3.16.2.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
√3⋅23⋅3
Schritt 7.3.16.2.3
Forme den Ausdruck um.
√23
√23
√23
Schritt 7.3.17
Schreibe √23 als √2√3 um.
√2√3
√2√3
Schritt 7.4
Teile den Vektor durch seine Norm.
(-23,13,13)√2√3
Schritt 7.5
Teile jedes Element des Vektors durch √2√3.
(-23√2√3,13√2√3,13√2√3)
Schritt 7.6
Vereinfache.
Schritt 7.6.1
Multipliziere den Zähler mit dem Kehrwert des Nenners.
(-23⋅√3√2,13√2√3,13√2√3)
Schritt 7.6.2
Mutltipliziere √3√2 mit 23.
(-√3⋅2√2⋅3,13√2√3,13√2√3)
Schritt 7.6.3
Bringe 2 auf die linke Seite von √3.
(-2√3√2⋅3,13√2√3,13√2√3)
Schritt 7.6.4
Bringe 3 auf die linke Seite von √2.
(-2√33√2,13√2√3,13√2√3)
Schritt 7.6.5
Multipliziere den Zähler mit dem Kehrwert des Nenners.
(-2√33√2,13⋅√3√2,13√2√3)
Schritt 7.6.6
Mutltipliziere 13 mit √3√2.
(-2√33√2,√33√2,13√2√3)
Schritt 7.6.7
Multipliziere den Zähler mit dem Kehrwert des Nenners.
(-2√33√2,√33√2,13⋅√3√2)
Schritt 7.6.8
Mutltipliziere 13 mit √3√2.
(-2√33√2,√33√2,√33√2)
(-2√33√2,√33√2,√33√2)
(-2√33√2,√33√2,√33√2)
Schritt 8
Setze die bekannten Werte ein.
Span{(1√3,1√3,1√3),(-2√33√2,√33√2,√33√2)}