Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 4 : Ορθογωνιότητα. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Σχετικά έγγραφα
Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 3 : ιανυσµατικοί Χώροι και Υπόχωροι. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 3 : ιανυσµατικοί Χώροι και Υπόχωροι. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 6 : Ιδιοτιµές & Ιδιοδιανύσµατα. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 3 : ιανυσµατικοί Χώροι και Υπόχωροι. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 2 : Επίλυση Γραµµικών Εξισώσεων. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 6 : Ιδιοτιµές & Ιδιοδιανύσµατα. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 7 : Γραµµικοί Μετασχηµατισµοί. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 1 : Εισαγωγή στη Γραµµική Αλγεβρα. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 6 : Ιδιοτιµές & Ιδιοδιανύσµατα. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 2 : Επίλυση Γραµµικών Εξισώσεων. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 7 : Γραµµικοί Μετασχηµατισµοί. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 6 : Ιδιοτιµές & Ιδιοδιανύσµατα. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 1 : Εισαγωγή στη Γραµµική Αλγεβρα. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Επιστηµονικός Υπολογισµός Ι

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ = U1SV 1 V 2 A = [U1 U2] S = diag(σ 1,...,σ r ) R r r. και σ 1 σ r > 0. Ειδικότερα,

Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης, Καθηγητής Ιωάννης Μπεληγιάννης

Επιστηµονικός Υπολογισµός Ι Ενότητα 1 - Εισαγωγή. Ευστράτιος Γαλλόπουλος

Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης, Καθηγητής Ιωάννης Μπεληγιάννης

Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 5 : Ορίζουσες. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Γραµµική Αλγεβρα Ι. Ενότητα: ιανυσµατικοί χώροι. Ευάγγελος Ράπτης. Τµήµα Μαθηµατικών

Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 1 : Εισαγωγή στη Γραµµική Αλγεβρα. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης, Καθηγητής Ιωάννης Μπεληγιάννης

Γραµµική Αλγεβρα Ι. Ενότητα: Εισαγωγικές Εννοιες. Ευάγγελος Ράπτης. Τµήµα Μαθηµατικών

Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης, Καθηγητής Ιωάννης Μπεληγιάννης

x 2 = x x 2 2. x 2 = u 2 + x 2 3 Χρησιµοποιώντας το συµβολισµό του ανάστροφου, αυτό γράφεται x 2 = x T x. = x T x.

Επιστηµονικός Υπολογισµός Ι Ενότητα 5 - Επίλυση Γραµµικών Συστηµάτων. Ευστράτιος Γαλλόπουλος

Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης, Καθηγητής Ιωάννης Μπεληγιάννης

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης, Καθηγητής Ιωάννης Μπεληγιάννης

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

Παναγιώτης Ψαρράκος Αν. Καθηγητής

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Θεωρία Τελεστών. Ενότητα: Το Φασµατικό Θεώρηµα - Εισαγωγή. Αριστείδης Κατάβολος. Τµήµα Μαθηµατικών

Επιστηµονικός Υπολογισµός Ι

Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης, Καθηγητής Ιωάννης Μπεληγιάννης

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Φροντιστήριο 1

Κυρτή Ανάλυση. Ενότητα: Ακραία σηµεία - Ασκήσεις. Απόστολος Γιαννόπουλος. Τµήµα Μαθηµατικών

Τίτλος Μαθήματος: Γραμμική Άλγεβρα Ι. Ενότητα: Βαθµίδα Πίνακα. Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης. Τμήμα: Μαθηματικών

) ( ) Μάθηµα 3 ο ΟΡΘΟΚΑΝΟΝΙΚΗ ΒΑΣΗ. Λυµένες Ασκήσεις * * * Θεωρία : Γραµµική Άλγεβρα : εδάφιο 6, σελ (µέχρι Πρόταση 4.18). είναι ορθοκανονικά

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης, Καθηγητής Ιωάννης Μπεληγιάννης

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Επιστηµονικός Υπολογισµός ΙΙ

Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης, Καθηγητής Ιωάννης Μπεληγιάννης

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: L 2 -σύγκλιση σειρών Fourier. Απόστολος Γιαννόπουλος. Τµήµα Μαθηµατικών

Γραµµική Αλγεβρα Ι. Ενότητα: Γραµµικές απεικονίσεις. Ευάγγελος Ράπτης. Τµήµα Μαθηµατικών

Επιστηµονικός Υπολογισµός Ι

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ. ΕΝΟΤΗΤΑ: Διανυσματικοί Χώροι (1) ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Βλάμος Παναγιώτης ΙΟΝΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 5: Παράγωγος Πεπλεγμένης Συνάρτησης, Κατασκευή Διαφορικής Εξίσωσης. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ. ΕΝΟΤΗΤΑ: Διανυσματικοί Χώροι (3) ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Βλάμος Παναγιώτης ΙΟΝΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης, Καθηγητής Ιωάννης Μπεληγιάννης

Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης, Καθηγητής Ιωάννης Μπεληγιάννης

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Λογισμός 4. Ενότητα 5: Το Θεώρημα του Fubini. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΕ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΤΗ ΒΙΟΙΑΤΡΙΚΗ

ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ & ΔΙΚΤΥΑΚΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

Θεωρία Τελεστών. Ενότητα: Το ϕασµατικό ϑεώρηµα για αυτοσυζυγείς τελεστές. Αριστείδης Κατάβολος. Τµήµα Μαθηµατικών

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύ

Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 6 : Ιδιοτιµές & Ιδιοδιανύσµατα. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Λογισμός 3. Ενότητα 18: Θεώρημα Πεπλεγμένων (Ειδική περίπτωση) Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ. ΕΝΟΤΗΤΑ: Διανυσματικοί Χώροι (2) ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Βλάμος Παναγιώτης ΙΟΝΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

Ενότητα: Πράξεις επί Συνόλων και Σώµατα Αριθµών

Εισαγωγή στους Η/Υ. Ενότητα 2β: Αντίστροφο Πρόβλημα. Δημήτρης Σαραβάνος, Καθηγητής Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Μηχανολόγων & Αεροναυπηγών Μηχανικών

Ηλεκτρονικοί Υπολογιστές ΙΙ

1 η Διάλεξη. Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 12: Κριτήρια Σύγκλισης Σειρών. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Γραμμική Άλγεβρα και Μαθηματικός Λογισμός για Οικονομικά και Επιχειρησιακά Προβλήματα

Ιστορία των Μαθηματικών

Διανύσµατα στο επίπεδο

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Κυρτή Ανάλυση. Ενότητα: Το ϑεώρηµα του Dvoretzky - Ασκήσεις. Απόστολος Γιαννόπουλος. Τµήµα Μαθηµατικών

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 15: Ολοκληρώματα Με Ρητές Και Τριγωνομετρικές Συναρτήσεις Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 11η Άσκηση - Σταθμισμένος Χρονοπρογραμματισμός Διαστημάτων

Κλασική Hλεκτροδυναμική

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 1: Συναρτήσεις και Γραφικές Παραστάσεις. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Κυρτή Ανάλυση. Ενότητα: Συνδυαστικά ϑεωρήµατα για κυρτά σύνολα στον Ευκλείδειο χώρο - Ασκήσεις. Απόστολος Γιαννόπουλος.

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ ΙΙ (ΑΡΤΙΟΙ) Ασκησεις - Φυλλαδιο 5

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ ΙΙ (ΠΕΡΙΤΤΟΙ) Ασκησεις - Φυλλαδιο 5

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ. ΕΝΟΤΗΤΑ: Διανύσματα στους Rn, Cn, διανύσματα στο χώρο (1) ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Βλάμος Παναγιώτης ΙΟΝΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Ιστορία των Μαθηματικών

Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων διαχείρισης έργου υπό συνθήκες αβεβαιότητας

Παναγιώτης Ψαρράκος Αν. Καθηγητής

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 9η Άσκηση - Αλγόριθμος Prim

ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗ ΠΡΟΤΥΠΩΝ. ΕΝΟΤΗΤΑ: Γραμμικές Συναρτήσεις Διάκρισης. ΔΙΔΑΣΚΟΝΤΕΣ: Βλάμος Π. Αυλωνίτης Μ. ΙΟΝΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου. Ενότητα Α: Γραμμικά Συστήματα

Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: L p Σύγκλιση. Απόστολος Γιαννόπουλος. Τµήµα Μαθηµατικών

Λογισμός 3. Ενότητα 19: Θεώρημα Πεπλεγμένων (γενική μορφή) Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Εκκλησιαστικό Δίκαιο. Ενότητα 10η: Ιερά Σύνοδος της Ιεραρχίας και Διαρκής Ιερά Σύνοδος Κυριάκος Κυριαζόπουλος Τμήμα Νομικής Α.Π.Θ.

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 4 : Ορθογωνιότητα. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Λογισμός 4 Ενότητα 10

Transcript:

Γραµµική Αλγεβρα Ενότητα 4 : Ορθογωνιότητα Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Αδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ϱητώς. 1 / 26

Χρηµατοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδηµαϊκά Μαθήµατα στο Πανεπιστήµιο Πατρών» έχει χρηµατοδοτήσει µόνο τη αναδιαµόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράµµατος «Εκπαίδευση και ια Βίου Μάθηση» και συγχρηµατοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ενωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταµείο) και από εθνικούς πόρους. 2 / 26

Σκοπός Ενότητας Ορθογωνιότητα των 4ων υποχώρων Προβολές Ορθογώνιες ϐάσεις και µέθοδος Gram-Schmidt Προβλήµατα γραµµικών ελαχίστων τετραγώνων 3 / 26

Περιεχόµενα 1 Υπενθύµιση 2 ιανυσµατικοί χώροι: Μέρος III Συνδυασµοί και πράξεις µεταξύ υπόχωρων 3 4 Ορθογώνια προβολή 4 / 26

Υπενθύµιση Υπενθύµιση και πρόγραµµα διάλεξης Στην προηγούµενη διάλεξη µιλήσαµε για ορισµένες χρήσεις µητρώων και διανυσµάτων. Την αναγµένων γραµµών κλιµακωτή µορφή µητρώου (ΑΓΚΜ). Επίλυση γενικού συστήµατος Ax = b (διάγνωση αν υπάρχει λύση και αν ναι, εύρεση της πλήρους λύσης). Εύρεση ϐάσης αριστερού µηδενοχώρου. Παραγοντοποίηση τάξης µητρώου. Σήµερα ϑα συζητήσουµε: 1 Πράξεις µεταξύ υπόχωρων (άθροισµα, τοµή, ευθύ άθροισµα, ένωση) και χαρακτηρισµός αποτελέσµατος. 2 Ορθογωνιότητα: Ορθογώνιο συµπλήρωµα. Σχέσεις ορθογωνιότητας των τεσσάρων υποχώρων. 3 Ορθογώνια προβολή και κατασκευή τελεστή (µητρώου) ορθογώνιας προβολής για υπόχωρους. 5 / 26

Υπενθύµιση Υπό συζήτηση ενότητες 6 / 26

ιανυσµατικοί χώροι: Μέρος III Συνδυασµοί και πράξεις µεταξύ υπόχωρων Συνδυασµοί υπόχωρων Ορισµοί Εστω διανυσµατικός χώρος V και οι υποχώροι R, S V. Τότε: Αθροισµα υποχώρων R + S = {r + s : r R, s S}. Τοµή υποχώρων R S = {v : v R και v S}. Ενωση υποχώρων R S = {v : v R ή v S}. Πρόταση Το άθροισµα και η τοµή είναι υπόχωρος. Η ένωση δύο υποχώρων, δεν είναι κατ ανάγκη υπόχωρος. 7 / 26

ιανυσµατικοί χώροι: Μέρος III Συνδυασµοί και πράξεις µεταξύ υπόχωρων Παράδειγµα V = R 2 και οι υποχώροι Τότε R = {u = (α, 0) α R} S = {u = (0, α) α R} R 2 = R + S, Z = R S, το σύνολο R S δεν είναι υπόχωρος. 8 / 26

ιανυσµατικοί χώροι: Μέρος III Συνδυασµοί και πράξεις µεταξύ υπόχωρων Ευθύ άθροισµα και συµπλήρωµα I Ορισµός Εστω διανυσµατικός χώρος V και οι υποχώροι R, S V. Ονοµάζουµε ευθύ άθροισµα των R και S και το συµβολίζουµε T = R S αν 1 R S = 0, και 2 R + S = T Τότε λέµε ότι ο R είναι συµπλήρωµα του S και ότι ο S είναι συµπλήρωµα του R. Το συµπλήρωµα του R (όπως και του S) δεν είναι µοναδικό. Για παράδειγµα, αν V = R 2 και ϑέσουµε ως R κάποια γραµµή που περνά από την αρχή των αξόνων, τότε οποιαδήποτε άλλη γραµµή που περνά από την αρχή είναι συµπλήρωµα του R. 9 / 26

ιανυσµατικοί χώροι: Μέρος III Συνδυασµοί και πράξεις µεταξύ υπόχωρων Ευθύ άθροισµα και συµπλήρωµα II Θεώρηµα Εστω ότι T = R S. Τότε 1 κάθε t T µπορεί να γραφτεί µοναδικά ως t = r + s όπου r R και s S. 2 dim(t ) = dim(r) + dim(s). Θεώρηµα Αν R, S είναι οποιοιδήποτε υπόχωροι διανυσµατικού χώρου V, dim(r + S) = dim(r) + dim(s) dim(r S). 10 / 26

ιανυσµατικοί χώροι: Μέρος III Συνδυασµοί και πράξεις µεταξύ υπόχωρων Ευθύ άθροισµα και συµπλήρωµα III Παράδειγµα V = R 2 και οι υποχώροι R = {u = (α, 0) α R}, S = {u = (0, α) α R} τότε R 2 = R S, και όσον αφορά στις διαστάσεις, 2 = 1 + 1 11 / 26

Ορθογωνιότητα Στο µέρος αυτό των διαλέξεων ϑα µας απασχολήσουν οι εξής έννοιες της Γραµµικής Αλγεβρας: 1 οι σχέσεις ορθογωνιότητας µεταξύ των 4 υποχωρων 2 η ορθογωνιότητα σε στοιχεία διανυσµατικών χώρων - ακόµα και σε συναρτήσεις! 3 ορθογώνια προβολή 4 ϐέλτιστη προσέγγιση και ορθογωνιότητα 5 το πρόβληµα των ελαχίστων τετραγώνων (επέκταση του προβλήµατος επίλυσης συστηµάτων) 6 µέθοδοι επίλυσής του προβλήµατος των ελαχίστων τετραγώνων 7 η διαδικασία Gram-Schmidt για την παραγωγή ορθογώνιων διανυσµάτων 12 / 26

Θεµελιώδες ϑεώρηµα της ΓΑ κατά Strang, Μέρος Ι Υπενθύµιση ίνεται A R m n. Τότε 1 dim(range(a)) = dim(range(a )) = r 2 dim(null(a)) = n r και dim(null(a )) = m r. 13 / 26

Σχέσεις ορθογωνιότητας ϑεµελιωδών υποχώρων Ορισµός Εστω ο R n. Για κάθε δ.υ. V το ορθογώνιο συµπλήρωµα, V είναι ο δ. υπόχωρος όλων των διανυσµάτων καθέτων στο V. Τότε R n = V V. 14 / 26

Σχέσεις ορθογωνιότητας ϑεµελιωδών υποχώρων Ορισµός Εστω ο R n. Για κάθε δ.υ. V το ορθογώνιο συµπλήρωµα, V είναι ο δ. υπόχωρος όλων των διανυσµάτων καθέτων στο V. Τότε R n = V V. Προσέξτε ότι εξ ορισµού, τα στοιχεία των null(a) και range(a ) είναι κάθετα µεταξύ τους. Οµοίως, τα στοιχεία των null(a ) και range(a) είναι κάθετα µεταξύ τους. Θεµελιώδες Θεώρηµα Γραµµικής Αλγεβρας II (κατά Strang:) range(a) null(a ) και range(a ) null(a), (null(a)) = range(a ), (null(a )) = range(a), R m = range(a) null(a ), R n = range(a ) null(a) }{{}}{{}}{{}}{{} r m r r n r 14 / 26

Ζεύγη και ορθογωνιότητα υποχώρων µητρώου 15 / 26

Ορθογώνια προβολή Προβολή και ορθογώνια προβολή Εστω υπόχωρος V του R n και ότι όπου R n = V V V = {y y x, x V} Τότε κάθε στοιχείο x R n γράφεται µοναδικά και ως άθροισµα των x = v + u, v V, u V = Px + (I P)x όπου P η ορθογώνια προβολή επί του V. Προσέξτε ότι I P επιτελεί ορθογώνια προβολή στο ορθογώνιο συµπλήρωµα V. 16 / 26

Ορθογώνια προβολή Ορθογώνια προβολή Θέµα: Μας δίνεται ένα διάνυσµα x από τον δ.χ. και αναζητούµε: 1 Την προβολή, δηλ. το διάνυσµα που προκύπτει από την προβολή του διανύσµατος σε κάποιον υπόχωρο. 2 Θα δούµε ότι µπορούµε να εκφράσουµε την προβολής ως ένα ειδικό µητρώο προβολής επί το x. Θεωρούµε εδώ ότι η προβολή ενός διανύσµατος σε ευθεία είναι το µέρος του διανύσµατος κατά µήκος της ευθείας. σε επίπεδο είναι το µέρος του διανύσµατος επί του επιπέδου. παρόµοια γενικεύουµε την έννοια της προβολής διανύσµατος επί µεγαλύτερου υπόχωρου. Προσοχή: Το ϐιβλίο του Strang (και εµείς εδώ) ϑα αναφερόµαστε αποκλειστικά σε ορθογώνιες προβολές. Υπάρχουν όµως και πλαγιογώνιες προβολές. 17 / 26

Ορθογώνια προβολή Απλό παράδειγµα Ο δ.χ. είναι το R 3 και µας ενδιαφέρουν οι υπόχωροι S := span{e 3 } και T := span{e 1, e 2 }. Τότε αν ( ) 1 x = 2 1 ) ( 0 προβολή επί του S είναι x S = 0 1 ) προβολή επί του T είναι x T = ( 1 2 0 18 / 26

Ορθογώνια προβολή Απλό παράδειγµα Ο δ.χ. είναι το R 3 και µας ενδιαφέρουν οι υπόχωροι S := span{e 3 } και T := span{e 1, e 2 }. Τότε αν ) x = ( 1 2 1 ( 0 προβολή επί του S είναι x S = 0 1 ) προβολή επί του T είναι x T = ( 1 2 0 ) ( ) ( ) 0 0 0 1 = 0 0 0 2 0 0 1 1 ( ) ( ) 1 0 0 1 0 1 0 2 0 0 0 1 = 19 / 26

Ορθογώνια προβολή Απλό παράδειγµα Ο δ.χ. είναι το R 3 και µας ενδιαφέρουν οι υπόχωροι S := span{e 3 } και T := span{e 1, e 2 }. Τότε αν x = (1, 2, 1) x S = P S x, όπου P S := x T = P T x, όπου P T := ( 0 0 ) 0 0 0 0 0 0 1 ( ) 1 0 0 0 1 0 0 0 0 = (e 1 e 2 ) (( e 1 e 2 = e 3 (e 3 e 3) 1 e 3 ) (e 1 e 2 )) 1 ( e 1 e 2 ) 20 / 26

Ορθογώνια προβολή Αναπαράσταση ορθογώνιας προβολής µε µητρώα Προβολή σε 1 διάσταση Κάθε µονοδιάστατος υποχώρος αποτελείται από διανύσµατα που είναι παράλληλα σε κάποιο διάνυσµα u. οθέντος του u, το µητρώο P := uu u u είναι ο τελεστής ορθογώνιας προβολής επί του υποχώρου. είτε την επίδραση του παραπάνω P σε τυχόν διάνυσµα x: uu u u x = u u x u u = v x cos(x, u), όπου v := u u Το Px είναι η ορθογώνια προβολή του στην κατεύθυνση (δηλ. παράλληλα) του v. Προσέξτε ότι (Px) (x Px) = 0 x Px Px που επιβεβαιώνει την ορθογωνιότητα 21 / 26

Ορθογώνια προβολή Η εφαρµογή του P := uu /u u σε τυχόν διάνυσµα x έχει σαν αποτέλεσµα την προβολή του x στον υποχώρο span{u}. Παράδειγµα Εστω u = [1, 2, 3], τότε P = 1 14 Για τυχαίο διάνυσµα x έχουµε Px = 1 14 1 2 3 2 4 6 3 6 9 ξ 1 + 2 ξ 2 + 3 ξ 3 2 ξ 1 + 4 ξ 2 + 6 ξ 3 3 ξ 1 + 6 ξ 2 + 9 ξ 3 ( ) 1 2. 3 = ξ 1 + 2 ξ 2 + 3 ξ 3 14 22 / 26

Ορθογώνια προβολή Μητρώα προβολής Ορισµός Ενα µητρώο P R n n αποκαλείται µητρώο προβολής αν είναι αυτοπαθές 1, δηλ. PP = P Το P αποκαλείται µητρώο ορθογώνιας προβολής αν επιπλέον ισχύεο ότι είναι συµµετρικό, δηλ. P = P. Πώς ϕτιάχνουµε µητρώο ορθογώνιας προβολής (ΟΠ); Εστω ο υπόχωρος V = span{v 1,..., v n } όπου τα v i είναι γραµµικά ανεξάρτητα, άρα αποτελούν ϐάση. Αν V = (v 1,..., v n ), τότε το µητρώο P := V(V V) 1 V είναι το µητρώο ορθογώνιας προβολής επί του V. 1 idempotent 23 / 26

Ορθογώνια προβολή Βιβλιογραφία I G. Strang. Εισαγωγή στη Γραµµική Αλγεβρα. Εκδόσεις Πανεπιστηµιου Πατρών, 2006. 24 / 26

Ορθογώνια προβολή Σηµείωµα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήµιο Πατρών - Ευστράτιος Γαλλόπουλος 2015 Γραµµική Αλγεβρα, Εκδοση: 1.0, Πάτρα 2014-2015. ιαθέσιµο από τη δικτυακή διεύθυνση: https://eclass.upatras.gr/courses/ceid1097/ 25 / 26

Ορθογώνια προβολή Τέλος Ενότητας 26 / 26