题目
施密特正交化方法用于将一组线性无关的向量转换为一组正交向量,其输入是向量空间V的一组基底,输出是向一组正交基。以下关于施密特正交化方法的描述,正确的是:A. 施密特正交化方法适用于任意一组向量B. 施密特正交化方法的输入向量必须线性无关C. 施密特正交化方法的输出向量不一定正交D. 施密特正交化方法不能用于生成标准正交基
施密特正交化方法用于将一组线性无关的向量转换为一组正交向量,其输入是向量空间V的一组基底,输出是向一组正交基。以下关于施密特正交化方法的描述,正确的是:
A. 施密特正交化方法适用于任意一组向量
B. 施密特正交化方法的输入向量必须线性无关
C. 施密特正交化方法的输出向量不一定正交
D. 施密特正交化方法不能用于生成标准正交基
题目解答
答案
B. 施密特正交化方法的输入向量必须线性无关
解析
本题主要考察施密特正交化方法的基本概念,需明确其适用条件、输入输出性质等内容:
选项A分析
施密特正交化的核心是通过线性组合消除向量间的相关性,仅适用于线性无关的向量组。若输入向量线性相关,则无法生成正交向量组(如两个共线向量无法正交化),因此A错误。
选项B分析
施密特正交化的定义明确要求输入是“线性无关的向量组”:假设输入向量为$\alpha_1,\alpha_2,\dots,\alpha_n$(线性无关),输出向量$\beta_1=\alpha_1$,$\beta_2=\alpha_2-\frac{(\alpha_2,\beta_1)}{(\beta_1,\beta_1)}\beta_1$,...,$\beta_n=\alpha_n-\sum_{k=1}^{n-1}\frac{(\alpha_n,\beta_k)}{(\beta_k,\beta_k)}\beta_k$,该过程依赖于线性无关性保证每一步$\beta_i\neq0$,故B正确。
选项C分析
由施密特正交化的构造过程可知,输出向量$\beta_1,\beta_2,\dots,\beta_n$必为正交向量组:对任意$i\neq j$,$(\beta_i,\beta_j)=0$(数学归纳可证),因此C错误。
选项D分析
施密特正交化的延伸是施密特标准化:将正交向量组$\beta_i$除以其模长$\|\beta_i\|$,得到标准正交基$\gamma_i=\frac{\beta_i}{\|\beta_i\|}$,因此D错误。