[Ylempi pääsivu] [Edellinen sivu] [Seuraava sivu]
Selvitetään seuraavassa, miten avaruuden kahdelle vektorille voidaan määrätä ensimmäisen projektio toiselle eli löytää toisen suuntainen vektori, jonka kärkipiste on mahdollisimman lähellä ensimmäisen kärkipistettä.
Olkoot ja tarkasteltavat vektorit. Etsitään vektorin suuntaista vektoria , jonka kärkipiste on mahdollisimman lähellä vektorin kärkipistettä. Merkitään ensin, että
Vektori on siten vektorin suuntainen yksikkövektori. Vektorin projektiota vektorille on siis etsittävä muodossa . Sellainen löydetäänkin asettamalla
Osoitetaan tämän toimivuus. Merkitsemällä saadaan, että
joten , missä on vektorin suuntainen ja .
sanotaan vektorin projektioksi vektorille (tai tarkemmin sen suuntaiselle suoralle).
Vektorin pituus ilmoittaa vektorin (kärkipisteen) etäisyyden vektorin määräämästä suorasta .
Projektion avulla nähdään edelleen, miten vektoreiden välinen kulma määräytyy, sillä nyt
(merkki määräytyy sen mukaan, onko kulma terävä vai tylppä). Saatiin siis se kaava, jolla kulma aikaisemmin määriteltiinkin.
Määrätään tasossa ensin vektorin projektio vektorille . Koska , niin . Edelleen , joten kysytty projektio on
Tätä projektiota vastaan kohtisuora vektori on
Tämän vektorin pituus on vektorin (kärkipisteen) etäisyys vektorin määräämästä suorasta. Vektoreiden ja väliselle kulmalle on edelleen voimassa, että
joten . Piirrä kuva tilanteesta ruutupaperille!
Vektorin projektio voidaan yleisemmin määritellä vektorin sijasta kyllä aliavaruuksillekin. Selvitetään se lähemmin vain 2-ulotteisille aliavaruuksille eli tasoille.
Olkoot ja kaksi lineaarisesti riippumatonta avaruuden vektoria, jolloin ne virittävät avaruudessa kaksiulotteisen aliavaruuden eli tason . Projektion laskemista varten määrätään ensin kyseiseen tasoon ortonormaali kanta seuraavasti.
Valitaan ensimmäiseksi vektoriksi
jolloin se on vektorin suuntainen yksikkövektori.
Määrätään sitten vektorin projektion avulla vektori
Silloin ja toisaalta vektorit ja määräävät saman tason kuin ja , sillä näiden lineaarikombinaatiot antavat selvästi samat vektorit. Valitsemalla lopuksi
saadaan kyseiselle tasolle ortonormaali kanta .
Vektorin projektio tasolle saadaan nyt lausekkeesta
Silloin erotusvektori on todella koko tasoa vastaan kohtisuorassa, sillä
Koko tasoa vastaan kohtisuoruutta varten riittää nimittäin kohtisuoruuden lineaarisuuden takia todeta kohtisuoruus tason virittäjävektoreita vastaan.
Vektorin pituus ilmoittaa vektorin (kärkipisteen) etäisyyden tasosta .
Huomaa, että projektion kaavan käytössä on olennaista, että on kyseisen tason ortonormaali kanta.
(a) kahden koordinaattiakselin määräämälle tasolle (Huom! Tästä tulee 3 eri tapausta) ja
(b) tasolle eli sille tasolle jonka virittävät esimerkiksi vektorit ja .