高等代数北大版课件9.4正交变换.ppt

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2标准正交基,3同构,4正交变换,1定义与基本性质,6对称矩阵的标准形,8酉空间介绍,7向量到子空间的距离最小二乘法,小结与习题,第九章欧氏空间,5子空间,一、一般欧氏空间中的正交变换,9.4正交变换,二、n维欧氏空间中的正交变换,一、一般欧氏空间中的正交变换,1.定义,即，,欧氏空间V的线性变换如果保持向量的内积不变，,则称为正交变换.,注：

欧氏空间中的正交变换是几何空间中保持长度,不变的正交变换的推广.,2.欧氏空间中的正交变换的刻划,下述命题是等价的：

（定理4）设是欧氏空间V的一个线性变换.,3）保持向量间的距离不变，即,2）保持向量长度不变，即,1）是正交变换；,证明：

首先证明1）与2）等价,即，,两边开方得，,若是正交变换，则,有，,

（1）,

（2）,若保持向量长度不变，则对,把（3）展开得，,再由

（1）

（2）即得，,（3）,是正交变换,再证明2）与3）等价,根据）,故3）成立.,若,则有，,即，,故2）成立.,二、维欧氏空间中的正交变换,1.维欧氏空间中的正交变换是保持标准正交基,不变的线性变换,是V的标准正交基，则也是V,的标准正交基.,1）.若是维欧氏空间V的正交变换，,事实上，由正交变换的定义及标准正交基的性质,即有，,2）.若线性变换使V的标准正交基变成,变换,标准正交基，则为V的正交,证明：

任取设,由为标准正交基，有,故是正交变换,又,由于为标准正交基，得,2.维欧氏空间V中的线性变换是正交变换,设为V的标准正交基，且,证明：

的标准正交基，,当是正交变换时，由1知，也是V,而由标准正交基到标准,正交基的过渡矩阵是正交矩阵.,设为V的标准正交基，且,再由1即得为正交变换,由于当A是正交矩阵时，也是V的,即，,标准正交基，,所以，A是正交矩阵,1）正交变换的逆变换是正交变换；,2）正交变换的乘积还是正交变换,3.欧氏空间V的正交变换是V到自身的同构映射,因而有，,（由同构的对称性可得之）,（由同构的传递性可得之）,4.维欧氏空间中正交变换的分类：

设维欧氏空间V中的线性变换在标准正交基,1）如果则称为第一类的（旋转）;,2）如果则称为第二类的,下的矩阵是正交矩阵A，则,例、在欧氏空间中任取一组标准正交基,定义线性变换为：

则为第二类的正交变换，也称之为镜面反射,