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
.