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正交

定理 .\boldsymbol{u}\cdot\boldsymbol{v}=0\iff\boldsymbol{u}\perp\boldsymbol{v}
1 垂直

在自然基下,两个互相垂直的向量坐标如下:

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这两个向量的点积为0:

\begin{pmatrix}3\\0\end{pmatrix}\cdot\begin{pmatrix}0\\2\end{pmatrix}=0

所以,正交的几何意义就是垂直。

2 零向量

根据定义,零向量与同维数的任意向量正交,因为点积一定为0,比如:

\begin{pmatrix}0\\0\end{pmatrix}\cdot\begin{pmatrix}1\\2\end{pmatrix}=0

因为零向量的方向是任意的,所以可认为零向量垂直于任意向量。

3 线性无关

高中物理学习过,垂直于位移方向的力不做功。比如,这位同学拿着滑板往前走,提滑板的力和前进方向垂直,就不做功:

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可以认为,提滑板的垂直力(\boldsymbol{F}),对向前的水平位移(\boldsymbol{S})没有帮助,或者说没有关系,写成式子就是:

\boldsymbol{F}\cdot\boldsymbol{S}=0

所以,如果都不是零向量的话,正交还可以表示这两个向量线性无关

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