4.2 BASES ORTONORMAIS

 

 

            Um espaço vetorial, de dimensão finita, no qual está definido um produto interno, é um espaço vetorial euclidiano. Nosso estudo será desenvolvido em tais espaços de forma que podemos definir a norma de um vetor como segue:

 

4.2.1 Definição.

            A norma (ou comprimento) de um vetor v, indicado por || v ||, é dada por:

.

 

4.2.2 Definição.    

            Se || v || = 1, isto é, < v, v > = 1, dizemos que o vetor v está normalizado, o que significa que seu comprimento é igual a 1 unidade.

           

4.2.3 Exemplo. Considerando v = (1, – 2, 3) e não havendo referência a algum produto interno em R3, temos:

,

ou seja, o comprimento de v, em relação ao produto interno usual, é unidades.¨

 

4.2.4 Exemplo. A norma do vetor v = (3, – 1) em relação ao produto interno definido no exemplo 4.1.2, é:

.

e, em relação ao produto interno usual é:

.

            Para normalizar o vetor (3, – 1), em relação ao primeiro produto (exemplo 4.1.2), fazemos

Verifique que o comprimento de u é 1.¨

 

4.2.5 Definição.                    

            Seja V um espaço vetorial euclidiano. Diz-se que dois vetores v e w de V são ortogonais (em relação ao produto interno em questão )
            se < v, w > = 0. Valendo isto, escrevemos v ^ w.

 

4.2.6 Definição.

            Diz-se que uma base b = {v1, v2, ..., vn} de um espaço vetorial euclidiano V é base ortogonal se   < vi, vj > = 0 para i ¹ j,
            isto é, os vetores da base são dois a dois ortogonais.

 

4.2.7 Exemplo. A base b = { (1, – 2, 1), (4, 0, – 4), (1, 1, 1) } é uma base ortogonal de R3 pois

(1, – 2, 1) . (4, 0, – 4) = 0; (1, – 2, 1) . (1, 1, 1) = 0; (4, 0, – 4) . (1, 1, 1) = 0

Note que o produto interno aqui é usual, já que o produto interno não é referido.

 

 

4.2.8 Definição.

            Diz-se que uma base b = {v1, v2, ..., vn} de um espaço vetorial euclidiano V é base ortonormal se

                         < vi, vj > = ,

            isto é, b é uma base ortogonal com vetores unitários (normalizados).

 

4.2.9 Exemplo. A base b do exemplo dado na definição 4.2.6 pode ser transformada em uma base ortonormal b '. Tomamos considerando b = {v1, v2, v3}.

            Assim, b ' = .¨

 

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