三角関数 例
S={(1,1,1),(0,1,1)}S={(1,1,1),(0,1,1)}
ステップ 1
それぞれのベクトルに名前を付けます。
u⃗1=(1,1,1)u⃗1=(1,1,1)
u⃗2=(0,1,1)u⃗2=(0,1,1)
ステップ 2
最初の直交ベクトルは、与えられたベクトル集合の中の最初のベクトルです。
v⃗1=u⃗1=(1,1,1)v⃗1=u⃗1=(1,1,1)
ステップ 3
この公式を使って他の直交ベクトルを求めます。
v⃗k=u⃗k-k-1∑i=1projv⃗i(u⃗k)v⃗k=u⃗k−k−1∑i=1projv⃗i(u⃗k)
ステップ 4
ステップ 4.1
この公式を使ってv⃗2v⃗2を求めます。
v⃗2=u⃗2-projv⃗1(u⃗2)v⃗2=u⃗2−projv⃗1(u⃗2)
ステップ 4.2
(0,1,1)(0,1,1)をu⃗2u⃗2に代入します。
v⃗2=(0,1,1)-projv⃗1(u⃗2)v⃗2=(0,1,1)−projv⃗1(u⃗2)
ステップ 4.3
projv⃗1(u⃗2)projv⃗1(u⃗2)を求めます。
ステップ 4.3.1
ドット積を求めます。
ステップ 4.3.1.1
2つのベクトルのドット積は、その成分の積の和です。
u⃗2⋅v⃗1=0⋅1+1⋅1+1⋅1u⃗2⋅v⃗1=0⋅1+1⋅1+1⋅1
ステップ 4.3.1.2
簡約します。
ステップ 4.3.1.2.1
各項を簡約します。
ステップ 4.3.1.2.1.1
00に11をかけます。
u⃗2⋅v⃗1=0+1⋅1+1⋅1u⃗2⋅v⃗1=0+1⋅1+1⋅1
ステップ 4.3.1.2.1.2
11に11をかけます。
u⃗2⋅v⃗1=0+1+1⋅1u⃗2⋅v⃗1=0+1+1⋅1
ステップ 4.3.1.2.1.3
11に11をかけます。
u⃗2⋅v⃗1=0+1+1u⃗2⋅v⃗1=0+1+1
u⃗2⋅v⃗1=0+1+1u⃗2⋅v⃗1=0+1+1
ステップ 4.3.1.2.2
00と11をたし算します。
u⃗2⋅v⃗1=1+1u⃗2⋅v⃗1=1+1
ステップ 4.3.1.2.3
11と11をたし算します。
u⃗2⋅v⃗1=2u⃗2⋅v⃗1=2
u⃗2⋅v⃗1=2u⃗2⋅v⃗1=2
u⃗2⋅v⃗1=2u⃗2⋅v⃗1=2
ステップ 4.3.2
v⃗1=(1,1,1)v⃗1=(1,1,1)のノルムを求めます。
ステップ 4.3.2.1
ノルムは、ベクトルの各要素を2乗した和の平方根です。
||v⃗1||=√12+12+12||v⃗1||=√12+12+12
ステップ 4.3.2.2
簡約します。
ステップ 4.3.2.2.1
1のすべての数の累乗は1です。
||v⃗1||=√1+12+12||v⃗1||=√1+12+12
ステップ 4.3.2.2.2
1のすべての数の累乗は1です。
||v⃗1||=√1+1+12||v⃗1||=√1+1+12
ステップ 4.3.2.2.3
1のすべての数の累乗は1です。
||v⃗1||=√1+1+1||v⃗1||=√1+1+1
ステップ 4.3.2.2.4
11と11をたし算します。
||v⃗1||=√2+1||v⃗1||=√2+1
ステップ 4.3.2.2.5
22と11をたし算します。
||v⃗1||=√3||v⃗1||=√3
||v⃗1||=√3||v⃗1||=√3
||v⃗1||=√3||v⃗1||=√3
ステップ 4.3.3
u⃗2u⃗2のv⃗1v⃗1への投影を投影公式を用いて求めます。
projv⃗1(u⃗2)=u⃗2⋅v⃗1||v⃗1||2×v⃗1projv⃗1(u⃗2)=u⃗2⋅v⃗1||v⃗1||2×v⃗1
ステップ 4.3.4
22をu⃗2⋅v⃗1u⃗2⋅v⃗1に代入します。
projv⃗1(u⃗2)=2||v⃗1||2×v⃗1projv⃗1(u⃗2)=2||v⃗1||2×v⃗1
ステップ 4.3.5
√3√3を||v⃗1||||v⃗1||に代入します。
projv⃗1(u⃗2)=2√32×v⃗1projv⃗1(u⃗2)=2√32×v⃗1
ステップ 4.3.6
(1,1,1)(1,1,1)をv⃗1v⃗1に代入します。
projv⃗1(u⃗2)=2√32×(1,1,1)projv⃗1(u⃗2)=2√32×(1,1,1)
ステップ 4.3.7
右辺を簡約します。
ステップ 4.3.7.1
√32√32を33に書き換えます。
ステップ 4.3.7.1.1
n√ax=axnn√ax=axnを利用し、√3√3を312312に書き換えます。
projv⃗1(u⃗2)=2(312)2×(1,1,1)projv⃗1(u⃗2)=2(312)2×(1,1,1)
ステップ 4.3.7.1.2
べき乗則を当てはめて、指数(am)n=amn(am)n=amnをかけ算します。
projv⃗1(u⃗2)=2312⋅2×(1,1,1)projv⃗1(u⃗2)=2312⋅2×(1,1,1)
ステップ 4.3.7.1.3
1212と22をまとめます。
projv⃗1(u⃗2)=2322×(1,1,1)projv⃗1(u⃗2)=2322×(1,1,1)
ステップ 4.3.7.1.4
22の共通因数を約分します。
ステップ 4.3.7.1.4.1
共通因数を約分します。
projv⃗1(u⃗2)=2322×(1,1,1)
ステップ 4.3.7.1.4.2
式を書き換えます。
projv⃗1(u⃗2)=231×(1,1,1)
projv⃗1(u⃗2)=231×(1,1,1)
ステップ 4.3.7.1.5
指数を求めます。
projv⃗1(u⃗2)=23×(1,1,1)
projv⃗1(u⃗2)=23×(1,1,1)
ステップ 4.3.7.2
23に行列の各要素を掛けます。
projv⃗1(u⃗2)=(23⋅1,23⋅1,23⋅1)
ステップ 4.3.7.3
行列の各要素を簡約します。
ステップ 4.3.7.3.1
23に1をかけます。
projv⃗1(u⃗2)=(23,23⋅1,23⋅1)
ステップ 4.3.7.3.2
23に1をかけます。
projv⃗1(u⃗2)=(23,23,23⋅1)
ステップ 4.3.7.3.3
23に1をかけます。
projv⃗1(u⃗2)=(23,23,23)
projv⃗1(u⃗2)=(23,23,23)
projv⃗1(u⃗2)=(23,23,23)
projv⃗1(u⃗2)=(23,23,23)
ステップ 4.4
投影を代入します。
v⃗2=(0,1,1)-(23,23,23)
ステップ 4.5
簡約します。
ステップ 4.5.1
ベクトルの各成分をまとめます。
(0-(23),1-(23),1-(23))
ステップ 4.5.2
0から23を引きます。
(-23,1-(23),1-(23))
ステップ 4.5.3
1を公分母をもつ分数で書きます。
(-23,33-23,1-(23))
ステップ 4.5.4
公分母の分子をまとめます。
(-23,3-23,1-(23))
ステップ 4.5.5
3から2を引きます。
(-23,13,1-(23))
ステップ 4.5.6
1を公分母をもつ分数で書きます。
(-23,13,33-23)
ステップ 4.5.7
公分母の分子をまとめます。
(-23,13,3-23)
ステップ 4.5.8
3から2を引きます。
v⃗2=(-23,13,13)
v⃗2=(-23,13,13)
v⃗2=(-23,13,13)
ステップ 5
各直交ベクトルをそのノルムで割って正規直交基底を求めます。
Span{v⃗1||v⃗1||,v⃗2||v⃗2||}
ステップ 6
ステップ 6.1
ベクトルv⃗と同じ方向の単位ベクトルを求めるには、v⃗のノルムで割ります。
v⃗|v⃗|
ステップ 6.2
ノルムは、ベクトルの各要素を2乗した和の平方根です。
√12+12+12
ステップ 6.3
簡約します。
ステップ 6.3.1
1のすべての数の累乗は1です。
√1+12+12
ステップ 6.3.2
1のすべての数の累乗は1です。
√1+1+12
ステップ 6.3.3
1のすべての数の累乗は1です。
√1+1+1
ステップ 6.3.4
1と1をたし算します。
√2+1
ステップ 6.3.5
2と1をたし算します。
√3
√3
ステップ 6.4
ベクトルをそのノルムで割ります。
(1,1,1)√3
ステップ 6.5
ベクトルの各要素を√3で割ります。
(1√3,1√3,1√3)
(1√3,1√3,1√3)
ステップ 7
ステップ 7.1
ベクトルv⃗と同じ方向の単位ベクトルを求めるには、v⃗のノルムで割ります。
v⃗|v⃗|
ステップ 7.2
ノルムは、ベクトルの各要素を2乗した和の平方根です。
√(-23)2+(13)2+(13)2
ステップ 7.3
簡約します。
ステップ 7.3.1
べき乗則(ab)n=anbnを利用して指数を分配します。
ステップ 7.3.1.1
積の法則を-23に当てはめます。
√(-1)2(23)2+(13)2+(13)2
ステップ 7.3.1.2
積の法則を23に当てはめます。
√(-1)22232+(13)2+(13)2
√(-1)22232+(13)2+(13)2
ステップ 7.3.2
-1を2乗します。
√12232+(13)2+(13)2
ステップ 7.3.3
2232に1をかけます。
√2232+(13)2+(13)2
ステップ 7.3.4
2を2乗します。
√432+(13)2+(13)2
ステップ 7.3.5
3を2乗します。
√49+(13)2+(13)2
ステップ 7.3.6
積の法則を13に当てはめます。
√49+1232+(13)2
ステップ 7.3.7
1のすべての数の累乗は1です。
√49+132+(13)2
ステップ 7.3.8
3を2乗します。
√49+19+(13)2
ステップ 7.3.9
積の法則を13に当てはめます。
√49+19+1232
ステップ 7.3.10
1のすべての数の累乗は1です。
√49+19+132
ステップ 7.3.11
3を2乗します。
√49+19+19
ステップ 7.3.12
公分母の分子をまとめます。
√4+19+19
ステップ 7.3.13
4と1をたし算します。
√59+19
ステップ 7.3.14
公分母の分子をまとめます。
√5+19
ステップ 7.3.15
5と1をたし算します。
√69
ステップ 7.3.16
6と9の共通因数を約分します。
ステップ 7.3.16.1
3を6で因数分解します。
√3(2)9
ステップ 7.3.16.2
共通因数を約分します。
ステップ 7.3.16.2.1
3を9で因数分解します。
√3⋅23⋅3
ステップ 7.3.16.2.2
共通因数を約分します。
√3⋅23⋅3
ステップ 7.3.16.2.3
式を書き換えます。
√23
√23
√23
ステップ 7.3.17
√23を√2√3に書き換えます。
√2√3
√2√3
ステップ 7.4
ベクトルをそのノルムで割ります。
(-23,13,13)√2√3
ステップ 7.5
ベクトルの各要素を√2√3で割ります。
(-23√2√3,13√2√3,13√2√3)
ステップ 7.6
簡約します。
ステップ 7.6.1
分子に分母の逆数を掛けます。
(-23⋅√3√2,13√2√3,13√2√3)
ステップ 7.6.2
√3√2に23をかけます。
(-√3⋅2√2⋅3,13√2√3,13√2√3)
ステップ 7.6.3
2を√3の左に移動させます。
(-2√3√2⋅3,13√2√3,13√2√3)
ステップ 7.6.4
3を√2の左に移動させます。
(-2√33√2,13√2√3,13√2√3)
ステップ 7.6.5
分子に分母の逆数を掛けます。
(-2√33√2,13⋅√3√2,13√2√3)
ステップ 7.6.6
13に√3√2をかけます。
(-2√33√2,√33√2,13√2√3)
ステップ 7.6.7
分子に分母の逆数を掛けます。
(-2√33√2,√33√2,13⋅√3√2)
ステップ 7.6.8
13に√3√2をかけます。
(-2√33√2,√33√2,√33√2)
(-2√33√2,√33√2,√33√2)
(-2√33√2,√33√2,√33√2)
ステップ 8
既知数を代入します。
Span{(1√3,1√3,1√3),(-2√33√2,√33√2,√33√2)}