Seja uma base de , um espaço vetorial real com produto interno .
Selang<= u, vrang<==2, a base é ortonormal?
Passo 1
Então, vamos dar uma olhada no que a gente tem aqui. O exercício fala sobre um espaço vetorial real [u]alpha = 2 -1 3 , [v]alpha = 5 2 -3 com um produto interno definido, e nos dá uma base . Também recebemos as coordenadas dos vetores e nessa base:
Além disso, sabemos que . A pergunta é: A base é ortonormal?
Para resolver isso, vamos precisar entender o que é uma base ortonormal e como verificar essa propriedade usando o produto interno dado.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que significa uma base ser ortonormal. Uma base é ortonormal se satisfizer duas condições:
Ortogonais: Cada par de vetores diferentes na base é ortogonal, ou seja, para .
Norma unitária: Cada vetor da base tem norma igual a 1, ou seja, para todo .
Então, para verificar se é ortonormal, precisamos confirmar se todas essas condições são atendidas.
Passo 3
Vamos analisar as coordenadas dos vetores u = 2w1 - w2 + 3w3 e v = 5w1 + 2w2 - 3w3 na base lang<= u, v rang<= = 2 times 5 lang<= w1, w1 rang<= + (-1) times 2 lang<= w2, w2 rang<= + 3 times (-3) lang<= w3, w3 rang<= + termos cruzados . Os vetores e são combinações lineares dos vetores da base:
O produto interno entre e é dado por:
Mas como não temos informações sobre os produtos cruzados para , vamos focar na ideia de que se a base fosse ortonormal, o cálculo do produto interno seria simplificado.
Passo 4
Se a base lang<= u, v rang<= = 2 times 5 + (-1) times 2 + 3 times (-3) = 10 - 2 - 9 = -1 fosse ortonormal, o produto interno entre e seria simplesmente o produto das coordenadas correspondentes:
No entanto, o enunciado nos diz que . Isso já nos dá uma pista importante: se a base fosse ortonormal, o resultado do produto interno seria , mas nos foi dado como .
Passo 5
Como o resultado do produto interno não coincide com o que esperaríamos se a base fosse ortonormal (), concluímos que a base não é ortonormal.