Orthogonaliteit

Moderators: dirkwb, Xilvo

Forumregels
(Middelbare) school-achtige vragen naar het forum "Huiswerk en Practica" a.u.b.
Zie eerst de Huiswerkbijsluiter
Gebruikersavatar
Berichten: 997

Orthogonaliteit

1) Elke vector in
\({rr}^n\)
kan ontbonden worden in een component uit
\(W\)
en een component uit
\(W^{\perp}\)
. Betekent dit dat
\(W + W^{\perp} = {rr}^n\)
? En bijgevolg dat
\(\dim W + \dim W^{\perp} = n\)
?

Met
\(W\)
een deelruimte van
\({rr}^n\)
.

Ik vermoed van wel omdat er voor elke vector ruimte altijd een orthogonale basis beschikbaar is.

2) Heeft er iemand een idee hoe ik de vector
\(\left ( \begin{array}{c c c} {{\vec{g}}_1}^T{\vec{g_1}} \vdots {{\vec{g}}_p}^T{\vec{g_p}} \end{array}\right )\)
zou kunnen bekomen door enkel de matrix
\(G = \left ( \begin{array}{c} {\vec{g}}_1 \cdots {\vec{g}}_p \end{array}\right )\)
te gebruiken (en of dit uberbaupt mogelijk is, want dit is een hersenspinsel van mezelf, het komt niet uit een oefening of zo) ?

Het is inderdaad de bedoeling de inproducten van de kolommen van een matrix in een vector te krijgen.

ps:
\({{\vec{g}}_1}^T\)
betekent
\(transpose({{\vec{g}}_1})\)

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Orthogonaliteit

1) Sterker nog, laat E een Euclidische ruimte zijn met W een eindigdimensionale deelruimte, dan geldt:
\(E = W \oplus W^ \bot \)
Heb je de directe som al gezien? Dit houdt in wat jij zei, plus het feit dat de doorsnede enkel de nulvector bevat.

2) Wat bedoel je met "door alleen G te gebruiken"?
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 792

Re: Orthogonaliteit

2. Ik zou zeggen, bereken eerst
\( G^T G\)
en schrijf dan achtereenvolgens in een kolommatrix de diagonaalelementen op

Maar dan ga je wel hopeloos veel inproducten ( je gaat alle inproducten uitgerekend hebben voor NIETS gedaan hebben :)

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Orthogonaliteit

Ahzo, op die manier. Ach "voor niets", het is een goede oefening :)
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 792

Re: Orthogonaliteit

Per keer je een element van
\(G^T G \)
uitrekent, reken je het inproduct van twee kolommen uit. Een oplettende student zal dit plan direct naar de vuilbak verwijzen om tijd uit te sparen.

Ik begrijp dan ook niet zo goed waarom jij naar zoiets zou vragen in vraag 2

Wijziging : grr, ik ben weeral in Mathlinks code aan het schrijven :)

Gebruikersavatar
Berichten: 997

Re: Orthogonaliteit

Heb je de directe som al gezien? Dit houdt in wat jij zei, plus het feit dat de doorsnede enkel de nulvector bevat.
Neen heb ik nog niet gezien (of toch niet onder die benaming, maar ik denk gewoon 'niet'). Hoe dan ook de bevestiging dat het klopt is voldoende, het ordend mijn gedachten.
Ik begrijp dan ook niet zo goed waarom jij naar zoiets zou vragen in vraag 2
Wel als U een matrix is met orthonormale kolommen dan is
\(UU^Tx = {proj}_{Col(U)}(x)\)
. Ik dacht deze formule uit te breiden voor een vector met orthogonale kolommen.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Orthogonaliteit

Neen heb ik nog niet gezien (of toch niet onder die benaming, maar ik denk gewoon 'niet'). Hoe dan ook de bevestiging dat het klopt is voldoende, het ordend mijn gedachten.
Maakt niet uit, dan ken je het nu :)

Even duidelijker: V is een vectorruimte met deelruimten P en Q. We noemen V de directe som van P en Q, genoteerd \(V = P \oplus Q\), als en slechts als:
\(\begin{array}{l} V = P + Q P \cap Q = \left{ {\vec 0} \right} \end{array}\)
Belangrijk gevolg is dat elke vector uit V op een unieke manier geschreven kan worden als de som van een vector uit P en uit Q.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 997

Re: Orthogonaliteit

TD! schreef:Even duidelijker: V is een vectorruimte met deelruimten P en Q. We noemen V de directe som van P en Q, genoteerd \(V = P \oplus Q\), als en slechts als:
\(\begin{array}{l} V = P + Q   P \cap Q = \left{ {\vec 0} \right}   \end{array}\)
Belangrijk gevolg is dat elke vector uit V op een unieke manier geschreven kan worden als de som van een vector uit P en uit Q.
Ha! De relevantie is meteen duidelijk!

Maar toch effe bekennen dat ik zelf de notatie Vectorruimte1 + Vectorruimte2 gebruikte zonder ze expliciet gedefinieerd gezien te hebben. Je bedoelt toch:
\(P+Q= { w \mid \exists p \in P, q \in Q \ni w=p+q }\)
Of equivalent: zij B en C basissen voor respectievelijk P en Q, P+Q = span{B,Q}

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Orthogonaliteit

Welja, dat is toch gebruikelijk dacht ik. Minder moeilijk geformuleerd:
\(P + Q = \left{ {\vec p + \vec q ,, | ,, \vec p \in P,\vec q \in Q} \right}\)
(en je bedoelde wellicht span{B,C} ipv span{B,Q})
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 997

Re: Orthogonaliteit

TD! schreef:Laat E een Euclidische ruimte zijn met W een eindigdimensionale deelruimte, dan geldt:  
\(E = W \oplus W^ \bot  \)
Het spijt me, maar is me wat laat opgevallen :) . Ik weet eigenlijk niet wat een euclidische ruimte is. Is een Euclidische ruimte altijd een vectorruimte? Is
\({rr}^n\)
een Euclidische ruimte? Ik heb nog even op wikipedia gekeken, maar daar is het niet zo heel duidelijk vind ik. (Ik weet wel wat een inproductruimte is als dat helpt.)

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Orthogonaliteit

Het is gewoon een reële vectorruimte, uitgerust met een inwendig product - inproductruimte voor jou wellicht.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 997

Re: Orthogonaliteit

Nog een probleem omtrent orthogonaliteit:

Gegeven een matrix
\(B\in{rr}^{n\times n}\)
met volgende eigenschappen:
\(B^2=B\)
en
\(B^T=B\)
. (Dus een orthogonale projectiematrix.)

Neem verder een
\(y \in {rr}^n\)
en
\(\hat{y} = By\)
.

Geldt dan niet het volgende?
\(\hat{y} = By \leftrightarrow B \hat{y} = BBy \leftrightarrow B \hat{y} = By \leftrightarrow \hat{y} = y\)
Ik vermoed niet dat dit juist kan zijn ... :)

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Orthogonaliteit

In de veronderstelling dat je je gegevens kloppen (of is je vraag of die mogelijk zijn?), zie ik niet direct fouten in je redenering... B is nu gewoon de eenheidsmatrix?!
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 997

Re: Orthogonaliteit

Wel het zijn eigenlijk de gegevens van een te bewijzen stelling. Er wordt verder nog gekozen:
\(z=y-\hat{y}\)
en
\(W=kolomruimte(B)\)
Nu wordt er eerst aangetoond dat
\(z\perp \hat{y}\)
. Dan wordt er aangetoond dat z in
\(W^{\perp}\)
zit en bijgevolg
\(\hat{y}\)
de loodrechte projectie is van
\(y\)
op
\(W\)
.

Maar als klopt wat ik beweer (dat
\(y=\hat{y}\)
) dan zie ik niet goed het nut van de bewijzen die ik hier gegeven heb.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Orthogonaliteit

Misschien kan je voor de duidelijkheid eens de volledige stelling geven, met bijbehorende gegevens (en bewijs, als dat gegeven is) - met dan je specifieke vraag/vragen erbij.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Reageer