9 Vektoren

9.5 Skalarprodukt und Kronecker-Symbol

9.5.9 Komponentendarstellung

Nun wollen wir sehen, wie man das Skalarprodukt berechnet, wenn die beiden Vektoren in Komponenten gegeben sind: math formula und math formula: (jeweils mit Summenkonvention!)

math formula wobei sowohl über math formula, als auch über math formula summiert wird
math formula wegen der Homogenität des Skalarprodukts
math formula wegen der Orthonormalität der Basisvektoren
math formula wegen des Kronecker-Symbols bleibt von der Summe über math formula nur der Term math formula übrig. Deshalb bleibt nur noch die Summe über math formula also


Komponentendarstellung:       math formula


Aufgabe 9.26: Kronecker-Symbol

Leiten Sie die obige Formel ausführlich her mit explizitem Ausmultiplizieren der Klammern math formula ohne Verwendung des Kronecker-Symbols, damit Sie ermessen können, welche Ersparnis an Rechenaufwand das Symbol mit sich bringt. Lösung



Aufgabe 9.27: Orthonormalbasis

Bilden die drei Vektoren math formula, math formula und math formula eine Orthonormalbasis des Vektorraums? Lösung



Speziell für einen der drei Basisvektoren erhalten wir:

math formula


ausführlich mit Summenzeichen: math formula, die k-te Komponente des Vektors math formula, denn die skalare Multiplikation mit dem k-ten Basisvektor ergibt ja die Projektion des Vektors auf die k-Achse. Daraus kann man leicht den gesamten Vektor math formula wieder zusammensetzen:

math formula


Einschub: Vollständigkeit


Aufgabe 9.28: Skalarprodukt

Bestimmen Sie das Skalarprodukt und die Länge der Projektionen für die beiden Vektoren math formula und math formula Lösung



Aufgabe 9.29: Winkel mit den Koordinatenachsen:

Welche Winkel bildet der Vektor math formula mit den Koordinatenachsen? Lösung