3次元空間内に、1次独立な3つのベクトル
があります。これらのベクトルを正規直交化することを考えます。正規直交化というのは、1次独立なベクトルをもとに、互いに直交し、かつ大きさが1のベクトルの組みを作り出すことです。
まず、ベクトル
から大きさが1のベクトルを作り出します。これは簡単ですね。
の大きさを割れば良いのです。
![]()
次に、
と
を元に、新たなベクトルを作りましょう。

ここで、図の![]()
がどうしてこうなるか分かりますか?(ちなみに括弧は内積を表しているのですよ。)
の
方向の正射影は、
と
の成す角を
とすると、
ですよね。それに、単位ベクトル
の大きさを掛けても同じことです。単位ベクトルの大きさは1なのですから。
![]()
これは、実は
と
の内積になっていますね。
![]()
それに、大きさが1で、方向を表すベクトル
を掛ければ良い訳です。
![]()
![]()
さて、図を見ると、
になっていますよね。そこで、
を求めるには、
から、
方向の成分![]()
を引けば良いわけです。
![]()
ここまでで、直交化できました。これを更に大きさ1にすれば、正規直交化したことになるのです。
![]()
更に、
、
、
を元に新たなベクトルを作っていきます。

先ほどと同じ要領で、
![]()
になっていますね。
を求めるには、
から、
、
方向の成分、
、
を引けば良いので
![]()
大きさを1にして、
![]()
これで、正規直交なベクトル
、
、
が求まりました。
4次元以上になると、もはや図には表せませんが、同じように、
(次の1次独立なベクトル、正規直交ベクトル)正規直交ベクトル
を引いていけば良いのです。
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