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线性代数 · 第五章 特征值与特征向量 · 5.3 n 维向量空间的正交性

内积、范数与正交性

内积把向量的长度和夹角代数化,正交向量组让表示与计算更清楚。

在 中,向量内积是对应分量乘积之和,范数是由内积得到的长度。两个非零向量内积为零时正交;每个向量长度为 1 的正交向量组称为标准正交组。正交化的目标是保持张成空间不变,同时得到相互正交的向量。

开始自测

学完要会什么

能按照本页的图解路径说明“内积、范数与正交性”的判断顺序,并完成一道基础的概念或计算题。

做题前先检查

  • 先明确题目研究的对象与符号,避免把“内积、范数与正交性”和相近概念混用。
  • 需要计算时,先确认本页的核心公式或定义:内积:(\alpha,\beta)=\sumi=1n ai bi。
  • 最后复核一个高频易错点:把内积为零与向量为零混淆。

先回忆,再看答案

用三个问题检查是否真的理解

1. 内积为 0 给出什么几何信息?

提示:两条方向互不投影。

2. 正交向量组为什么自动线性无关?

提示:分别和每个向量取内积。

3. 规范正交与普通正交还差哪一步?

提示:长度。

关键公式

  • 内积:
  • 范数:
  • 正交:

常见易错点

  • 把内积为零与向量为零混淆
  • 把正交组误认为一定是标准正交组,忽略长度是否为 1
  • 归一化时忘记向量必须非零