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 R
3 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 = {v
1, 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 = {v
Assim, b ' = .¨