Determinar os vetores (a,b,c) para que o conjunto {(1,-3,2),(2,2,2),(a,b,c)} seja uma base ortogonal do R3 em relação ao produto interno usual. Construir a partir de B uma base ortonormal.
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Para que uma base seja ortogonal, todos os pares de vetores da base tem que ser ortogonais entre si:
\(\left\{\begin{align} (1,-3,2)\cdot(2,2,2)&=0\\ (1,-3,2)\cdot(a,b,c)&=0\\ (a,b,c)\cdot(2,2,2)&=0\\ \end{align}\right.\)
Usando o produto escalar usual, temos:
\(\left\{\begin{align} 2-6+4&=0\ \checkmark\\ a-3b+2c&=0\\ 2a+2b+2c&=0\\ \end{align}\right.\)
Simplificando o sistema, temos:
\(\left\{\begin{align} a-3b+2c&=0\\ a+b+c&=0\\ \end{align}\right.\)
Subtraindo a primeira equação da segunda, temos:
\(\left\{\begin{align} a-3b+2c&=0\\ 4b-c&=0\Rightarrow c=4b\\ \end{align}\right.\)
Substituindo na primeira equação, temos:
\(a-3b+2\cdot4b=0\Rightarrow a=-5b\)
Substituindo na expressão da base, temos:
\(\boxed{\{(1,-3,2),(2,2,2),(-5b,b,4b)\}\ \forall b\in\mathbb{R}}\)
Para que a base seja ortonormal, o produto escalar de cada elemento por le mesmo deve ser unitário:
\((1x,-3x,2x)\cdot(1x,-3x,2x)=x^2+9x^2+4x^2=14x^2=1\Rightarrow x={1\over\sqrt{14}}\)
Para o segundo vetor da base, temos:
\((2y,2y,2y)\cdot(2y,2y,2y)=4y^2+4y^2+4y^2=12y^2=1\Rightarrow y={1\over2\sqrt{3}}\)
E para o último:
\((-5b,b,4b)\cdot(-5b,b,4b)=25b^2+b^2+16b^2=42b^2=1\Rightarrow b={1\over\sqrt{42}}\)
Substituindo, temos a seguinte base ortonormalizada:
\(\boxed{\left\{{1\over\sqrt{14}}(1,-3,2),{1\over\sqrt{3}}(1,1,1),{1\over\sqrt{42}}(-5b,b,4b)\right\}}\)
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