Тригонометрия Примеры
S={(1,1,1),(0,1,1)}
Этап 1
Назначим имя каждому вектору.
u⃗1=(1,1,1)
u⃗2=(0,1,1)
Этап 2
Первый ортогональный вектор — это первый вектор в данном множестве векторов.
v⃗1=u⃗1=(1,1,1)
Этап 3
Найдем другие ортогональные векторы по этой формуле.
v⃗k=u⃗k−k−1∑i=1projv⃗i(u⃗k)
Этап 4
Этап 4.1
Найдем v⃗2 по этой формуле.
v⃗2=u⃗2−projv⃗1(u⃗2)
Этап 4.2
Подставим (0,1,1) вместо u⃗2.
v⃗2=(0,1,1)−projv⃗1(u⃗2)
Этап 4.3
Найдем projv⃗1(u⃗2).
Этап 4.3.1
Найдем скалярное произведение.
Этап 4.3.1.1
Скалярное произведение двух векторов ― это сумма произведений их компонентов.
u⃗2⋅v⃗1=0⋅1+1⋅1+1⋅1
Этап 4.3.1.2
Упростим.
Этап 4.3.1.2.1
Упростим каждый член.
Этап 4.3.1.2.1.1
Умножим 0 на 1.
u⃗2⋅v⃗1=0+1⋅1+1⋅1
Этап 4.3.1.2.1.2
Умножим 1 на 1.
u⃗2⋅v⃗1=0+1+1⋅1
Этап 4.3.1.2.1.3
Умножим 1 на 1.
u⃗2⋅v⃗1=0+1+1
u⃗2⋅v⃗1=0+1+1
Этап 4.3.1.2.2
Добавим 0 и 1.
u⃗2⋅v⃗1=1+1
Этап 4.3.1.2.3
Добавим 1 и 1.
u⃗2⋅v⃗1=2
u⃗2⋅v⃗1=2
u⃗2⋅v⃗1=2
Этап 4.3.2
Найдем норму v⃗1=(1,1,1).
Этап 4.3.2.1
Норма ― это квадратный корень из суммы квадратов всех элементов вектора.
||v⃗1||=√12+12+12
Этап 4.3.2.2
Упростим.
Этап 4.3.2.2.1
Единица в любой степени равна единице.
||v⃗1||=√1+12+12
Этап 4.3.2.2.2
Единица в любой степени равна единице.
||v⃗1||=√1+1+12
Этап 4.3.2.2.3
Единица в любой степени равна единице.
||v⃗1||=√1+1+1
Этап 4.3.2.2.4
Добавим 1 и 1.
||v⃗1||=√2+1
Этап 4.3.2.2.5
Добавим 2 и 1.
||v⃗1||=√3
||v⃗1||=√3
||v⃗1||=√3
Этап 4.3.3
Найдем проекцию u⃗2 на u⃗2 по формуле проекции.
projv⃗1(u⃗2)=u⃗2⋅v⃗1||v⃗1||2×v⃗1
Этап 4.3.4
Подставим 2 вместо u⃗2⋅v⃗1.
projv⃗1(u⃗2)=2||v⃗1||2×v⃗1
Этап 4.3.5
Подставим √3 вместо ||v⃗1||.
projv⃗1(u⃗2)=2√32×v⃗1
Этап 4.3.6
Подставим (1,1,1) вместо v⃗1.
projv⃗1(u⃗2)=2√32×(1,1,1)
Этап 4.3.7
Упростим правую часть.
Этап 4.3.7.1
Перепишем √32 в виде 3.
Этап 4.3.7.1.1
С помощью n√ax=axn запишем √3 в виде 312.
projv⃗1(u⃗2)=2(312)2×(1,1,1)
Этап 4.3.7.1.2
Применим правило степени и перемножим показатели, (am)n=amn.
projv⃗1(u⃗2)=2312⋅2×(1,1,1)
Этап 4.3.7.1.3
Объединим 12 и 2.
projv⃗1(u⃗2)=2322×(1,1,1)
Этап 4.3.7.1.4
Сократим общий множитель 2.
Этап 4.3.7.1.4.1
Сократим общий множитель.
projv⃗1(u⃗2)=2322×(1,1,1)
Этап 4.3.7.1.4.2
Перепишем это выражение.
projv⃗1(u⃗2)=231×(1,1,1)
projv⃗1(u⃗2)=231×(1,1,1)
Этап 4.3.7.1.5
Найдем экспоненту.
projv⃗1(u⃗2)=23×(1,1,1)
projv⃗1(u⃗2)=23×(1,1,1)
Этап 4.3.7.2
Умножим 23 на каждый элемент матрицы.
projv⃗1(u⃗2)=(23⋅1,23⋅1,23⋅1)
Этап 4.3.7.3
Упростим каждый элемент матрицы.
Этап 4.3.7.3.1
Умножим 23 на 1.
projv⃗1(u⃗2)=(23,23⋅1,23⋅1)
Этап 4.3.7.3.2
Умножим 23 на 1.
projv⃗1(u⃗2)=(23,23,23⋅1)
Этап 4.3.7.3.3
Умножим 23 на 1.
projv⃗1(u⃗2)=(23,23,23)
projv⃗1(u⃗2)=(23,23,23)
projv⃗1(u⃗2)=(23,23,23)
projv⃗1(u⃗2)=(23,23,23)
Этап 4.4
Подставим проекцию.
v⃗2=(0,1,1)−(23,23,23)
Этап 4.5
Упростим.
Этап 4.5.1
Объединим каждый компонент векторов.
(0−(23),1−(23),1−(23))
Этап 4.5.2
Вычтем 23 из 0.
(−23,1−(23),1−(23))
Этап 4.5.3
Запишем 1 в виде дроби с общим знаменателем.
(−23,33−23,1−(23))
Этап 4.5.4
Объединим числители над общим знаменателем.
(−23,3−23,1−(23))
Этап 4.5.5
Вычтем 2 из 3.
(−23,13,1−(23))
Этап 4.5.6
Запишем 1 в виде дроби с общим знаменателем.
(−23,13,33−23)
Этап 4.5.7
Объединим числители над общим знаменателем.
(−23,13,3−23)
Этап 4.5.8
Вычтем 2 из 3.
v⃗2=(−23,13,13)
v⃗2=(−23,13,13)
v⃗2=(−23,13,13)
Этап 5
Найдем ортонормированный базис проекции, разделив ортогональный вектор на его норму.
Span{v⃗1||v⃗1||,v⃗2||v⃗2||}
Этап 6
Этап 6.1
Найдем единичный вектор в том же направлении, что и вектор v⃗, разделив его на норму v⃗.
v⃗|v⃗|
Этап 6.2
Норма ― это квадратный корень из суммы квадратов всех элементов вектора.
√12+12+12
Этап 6.3
Упростим.
Этап 6.3.1
Единица в любой степени равна единице.
√1+12+12
Этап 6.3.2
Единица в любой степени равна единице.
√1+1+12
Этап 6.3.3
Единица в любой степени равна единице.
√1+1+1
Этап 6.3.4
Добавим 1 и 1.
√2+1
Этап 6.3.5
Добавим 2 и 1.
√3
√3
Этап 6.4
Разделим вектор на его норму.
(1,1,1)√3
Этап 6.5
Разделим каждый элемент в векторе на √3.
(1√3,1√3,1√3)
(1√3,1√3,1√3)
Этап 7
Этап 7.1
Найдем единичный вектор в том же направлении, что и вектор v⃗, разделив его на норму v⃗.
v⃗|v⃗|
Этап 7.2
Норма ― это квадратный корень из суммы квадратов всех элементов вектора.
√(−23)2+(13)2+(13)2
Этап 7.3
Упростим.
Этап 7.3.1
Применим правило степени (ab)n=anbn для распределения показателей.
Этап 7.3.1.1
Применим правило умножения к −23.
√(−1)2(23)2+(13)2+(13)2
Этап 7.3.1.2
Применим правило умножения к 23.
√(−1)22232+(13)2+(13)2
√(−1)22232+(13)2+(13)2
Этап 7.3.2
Возведем −1 в степень 2.
√12232+(13)2+(13)2
Этап 7.3.3
Умножим 2232 на 1.
√2232+(13)2+(13)2
Этап 7.3.4
Возведем 2 в степень 2.
√432+(13)2+(13)2
Этап 7.3.5
Возведем 3 в степень 2.
√49+(13)2+(13)2
Этап 7.3.6
Применим правило умножения к 13.
√49+1232+(13)2
Этап 7.3.7
Единица в любой степени равна единице.
√49+132+(13)2
Этап 7.3.8
Возведем 3 в степень 2.
√49+19+(13)2
Этап 7.3.9
Применим правило умножения к 13.
√49+19+1232
Этап 7.3.10
Единица в любой степени равна единице.
√49+19+132
Этап 7.3.11
Возведем 3 в степень 2.
√49+19+19
Этап 7.3.12
Объединим числители над общим знаменателем.
√4+19+19
Этап 7.3.13
Добавим 4 и 1.
√59+19
Этап 7.3.14
Объединим числители над общим знаменателем.
√5+19
Этап 7.3.15
Добавим 5 и 1.
√69
Этап 7.3.16
Сократим общий множитель 6 и 9.
Этап 7.3.16.1
Вынесем множитель 3 из 6.
√3(2)9
Этап 7.3.16.2
Сократим общие множители.
Этап 7.3.16.2.1
Вынесем множитель 3 из 9.
√3⋅23⋅3
Этап 7.3.16.2.2
Сократим общий множитель.
√3⋅23⋅3
Этап 7.3.16.2.3
Перепишем это выражение.
√23
√23
√23
Этап 7.3.17
Перепишем √23 в виде √2√3.
√2√3
√2√3
Этап 7.4
Разделим вектор на его норму.
(−23,13,13)√2√3
Этап 7.5
Разделим каждый элемент в векторе на √2√3.
⎛⎜⎝−23√2√3,13√2√3,13√2√3⎞⎟⎠
Этап 7.6
Упростим.
Этап 7.6.1
Умножим числитель на величину, обратную знаменателю.
⎛⎜⎝−23⋅√3√2,13√2√3,13√2√3⎞⎟⎠
Этап 7.6.2
Умножим √3√2 на 23.
⎛⎜⎝−√3⋅2√2⋅3,13√2√3,13√2√3⎞⎟⎠
Этап 7.6.3
Перенесем 2 влево от √3.
⎛⎜⎝−2√3√2⋅3,13√2√3,13√2√3⎞⎟⎠
Этап 7.6.4
Перенесем 3 влево от √2.
⎛⎜⎝−2√33√2,13√2√3,13√2√3⎞⎟⎠
Этап 7.6.5
Умножим числитель на величину, обратную знаменателю.
⎛⎜⎝−2√33√2,13⋅√3√2,13√2√3⎞⎟⎠
Этап 7.6.6
Умножим 13 на √3√2.
⎛⎜⎝−2√33√2,√33√2,13√2√3⎞⎟⎠
Этап 7.6.7
Умножим числитель на величину, обратную знаменателю.
(−2√33√2,√33√2,13⋅√3√2)
Этап 7.6.8
Умножим 13 на √3√2.
(−2√33√2,√33√2,√33√2)
(−2√33√2,√33√2,√33√2)
(−2√33√2,√33√2,√33√2)
Этап 8
Подставим известные значения.
Span{(1√3,1√3,1√3),(−2√33√2,√33√2,√33√2)}