線形代数I
n 次元数ベクトルの標準内積†
,
に対して、その標準内積を
として定義する。
内積の性質†
標準内積について以下の性質を容易に確かめられる。
-
かつ
⇔
数学的にはこの4つの性質を持つ演算はすべて「内積」と考える。
すなわち、内積の定義の仕方には様々な物がある。
例:
も内積を定義する。
例:すぐには分かりにくいが、2次のベクトルに対して、
も内積を定義する。
(確かめてみよ)
以下で見る内積の性質は上記4つの条件のみを使って定義・証明可能であるから、
標準内積だけでなく、任意の内積について成立する。
ベクトルの大きさ†
より、任意の
に対して
を定義することができる。これを
のノルム(長さ・大きさ)と呼ぶ。
標準内積の場合:
Schwartz の不等式†
(証明)
この2次式の判別式は負でなければならないから、
両者の正の平方根を取れば、与式を得る。
三角不等式†
(証明)
(左辺)
両辺とも正なので、平方根を取れば与式を得る。
ベクトルの為す角†
が共にゼロでないとき、シュワルツの不等式より