正交化是将一组线性无关的向量转化为正交(垂直)向量组的过程。施密特正交化方法是一种常用的正交化方法,其基本步骤如下:
选取初始向量组 :设有一组线性无关的向量 \(\{x_n\}\) 在内积空间 \(H\) 中。
构造正交向量组
对于每个 \(n = 1, 2, \ldots, m\),构造正交向量 \(e_n\):
\(e_1 = x_1\)
对于 \(n > 1\),令 \(e_n = x_n - \sum_{k=1}^{n-1} \langle x_n, e_k \rangle e_k\)
这里 \(\langle \cdot, \cdot \rangle\) 表示内积。
单位化:
将每个正交向量 \(e_n\) 单位化,即 \(e_n = \frac{e_n}{\|e_n\|}\),其中 \(\|e_n\|\) 是 \(e_n\) 的模长。
通过以上步骤,可以得到一组标准正交向量组 \(\{e_1, e_2, \ldots, e_m\}\),它与原始向量组 \(\{x_1, x_2, \ldots, x_m\}\) 等价,并且是正交的。
需要注意的是,在正交化过程中,单位化步骤是为了确保得到的正交向量组不仅正交,而且每个向量的长度为1,这在某些应用中是很重要的。