Gram–Schmidt
觀念
Gram–Schmidt 過程把任一組線性獨立向量改造成兩兩正交(再單位化就是標準正交)的向量組,且生成同一個子空間。做法是依序「扣掉在前面已正交化好的向量 上的投影」: 第三個向量扣掉在 與 上的投影,依此類推。
算例:、。,;驗算 。
為什麼要正交基底?在標準正交基底下座標就是內積(正交基底則是內積再除以長度平方),投影公式簡化、數值穩定。它等價於 QR 分解,是最小平方法、特徵值演算法 (QR 演算法)、正交多項式(Legendre)的基礎。
例題
對 、 做 Gram–Schmidt 正交化,取 ,求 (不必單位化;填有序組,分數用最簡分數)。
看解法與答案
公式:從 扣掉它在 上的投影,。
算兩個內積:,,係數 。
投影向量:。
相減:;驗算 。
答案:
用在哪裡
- 投資因子正交化:先放市場因子,再把規模因子扣掉與市場重疊的部分,讓每個因子的貢獻不被重複計算。
- 程式數值軟體解最小平方常用 QR 分解,其中的 Q 就是對欄向量做 Gram–Schmidt(實務用改良版)得到的正交基底。
插畫


學習路徑
先學會
學完可以接著學
- Banach 空間 大四
互動練習在本機版
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