Het standaardinproduct
⟨
x
,
y
⟩
{\displaystyle \langle \mathbf {x} ,\mathbf {y} \rangle }
van twee vectoren
x
=
(
x
1
,
x
2
,
…
,
x
n
)
,
y
=
(
y
1
,
y
2
,
…
,
y
n
)
∈
R
n
{\displaystyle \mathbf {x} =(x_{1},x_{2},\ldots ,x_{n}),\ \mathbf {y} =(y_{1},y_{2},\ldots ,y_{n})\in \mathbb {R} ^{n}}
is gedefinieerd als
⟨
x
,
y
⟩
=
x
1
y
1
+
x
2
y
2
+
…
+
x
n
y
n
=
∑
i
=
1
n
x
i
y
i
{\displaystyle \langle \mathbf {x} ,\mathbf {y} \rangle =x_{1}y_{1}+x_{2}y_{2}+\ldots +x_{n}y_{n}=\sum _{i=1}^{n}x_{i}y_{i}}
Vat men
x
{\displaystyle \mathbf {x} }
en
y
{\displaystyle \mathbf {y} }
op als kolomvectoren :
x
=
[
x
1
,
x
2
,
…
,
x
n
]
⊤
,
y
=
[
y
1
,
y
2
,
…
,
y
n
]
⊤
{\displaystyle \mathbf {x} =[x_{1},x_{2},\ldots ,x_{n}]^{\top },\mathbf {y} =[y_{1},y_{2},\ldots ,y_{n}]^{\top }}
,
dan kan het standaardinproduct als matrixproduct worden geschreven:
⟨
x
,
y
⟩
=
x
⊤
y
=
y
⊤
x
{\displaystyle \langle \mathbf {x} ,\mathbf {y} \rangle =\mathbf {x} ^{\top }\mathbf {y} =\mathbf {y} ^{\top }\mathbf {x} }
Van het complexe standaardinproduct van twee vectoren
x
=
(
x
1
,
x
2
,
…
,
x
n
)
,
y
=
(
y
1
,
y
2
,
…
,
y
n
)
∈
C
n
{\displaystyle \mathbf {x} =(x_{1},x_{2},\ldots ,x_{n}),\mathbf {y} =(y_{1},y_{2},\ldots ,y_{n})\in \mathbb {C} ^{n}}
bestaan twee vormen.
⟨
x
,
y
⟩
=
x
¯
1
y
1
+
x
¯
2
y
2
+
⋯
+
x
¯
n
y
n
=
∑
i
=
1
n
x
¯
i
y
i
{\displaystyle \langle \mathbf {x} ,\mathbf {y} \rangle ={\bar {x}}_{1}y_{1}+{\bar {x}}_{2}y_{2}+\dotsb +{\bar {x}}_{n}y_{n}=\sum _{i=1}^{n}{\bar {x}}_{i}y_{i}}
en
⟨
x
,
y
⟩
′
=
x
1
y
¯
1
+
x
2
y
¯
2
+
⋯
+
x
n
y
¯
n
=
∑
i
=
1
n
x
i
y
¯
i
{\displaystyle \langle \mathbf {x} ,\mathbf {y} \rangle '=x_{1}{\bar {y}}_{1}+x_{2}{\bar {y}}_{2}+\dotsb +x_{n}{\bar {y}}_{n}=\sum _{i=1}^{n}x_{i}{\bar {y}}_{i}}
.
De beide vormen verschillen alleen daarin dat ze elkaars complex geconjugeerde zijn:
⟨
x
,
y
⟩
′
=
⟨
x
,
y
⟩
¯
{\displaystyle \langle \mathbf {x} ,\mathbf {y} \rangle '={\overline {\langle \mathbf {x} ,\mathbf {y} \rangle }}}
.
Vat men
x
{\displaystyle \mathbf {x} }
en
y
{\displaystyle \mathbf {y} }
als kolomvectoren op:
x
=
[
x
1
,
x
2
,
…
,
x
n
]
⊤
,
y
=
[
y
1
,
y
2
,
…
,
y
n
]
⊤
{\displaystyle \mathbf {x} =[x_{1},x_{2},\ldots ,x_{n}]^{\top },\mathbf {y} =[y_{1},y_{2},\ldots ,y_{n}]^{\top }}
,
dan kan het complexe standaardinproduct geschreven worden als matrixproduct:
⟨
x
,
y
⟩
=
x
⊤
y
¯
=
y
¯
⊤
x
{\displaystyle \langle \mathbf {x} ,\mathbf {y} \rangle =\mathbf {x} ^{\top }{\bar {\mathbf {y} }}={\bar {\mathbf {y} }}^{\top }\mathbf {x} }
.
Het reële standaardinproduct heeft de eigenschap dat voor iedere reële vierkante matrix
A
{\displaystyle \mathbf {A} }
van orde gelijk aan de dimensie van de vectorruimte , geldt:
⟨
A
x
,
y
⟩
=
(
A
x
)
⊤
y
=
x
⊤
A
⊤
y
=
⟨
x
,
A
⊤
y
⟩
{\displaystyle \langle \mathbf {Ax} ,\mathbf {y} \rangle =(\mathbf {Ax} )^{\top }\mathbf {y} =\mathbf {x} ^{\top }\mathbf {A} ^{\top }\mathbf {y} =\langle \mathbf {x} ,\mathbf {A} ^{\top }\mathbf {y} \rangle }
.
Voor het complexe standaardinproduct geldt een soortgelijke de eigenschap, namelijk dat voor iedere complexe vierkante matrix
A
{\displaystyle \mathbf {A} }
van orde gelijk aan de dimensie van de vectorruimte, geldt:
⟨
A
x
,
y
⟩
=
(
A
x
)
⊤
y
¯
=
x
⊤
A
⊤
y
¯
=
x
⊤
A
¯
⊤
y
¯
=
⟨
x
,
A
¯
⊤
y
⟩
{\displaystyle \langle \mathbf {\mathbf {Ax} } ,\mathbf {y} \rangle =(\mathbf {Ax} )^{\top }{\bar {\mathbf {y} }}=\mathbf {x} ^{\top }\mathbf {A} ^{\top }{\bar {\mathbf {y} }}=\mathbf {x} ^{\top }{\overline {{\bar {\mathbf {A} }}^{\top }\mathbf {y} }}=\langle \mathbf {x} ,{\bar {\mathbf {A} }}^{\top }\mathbf {y} \rangle }
.
De norm van een reële of complexe vector
x
=
(
x
1
,
x
2
,
…
,
x
n
)
{\displaystyle \mathbf {x} =(x_{1},x_{2},\ldots ,x_{n})}
die is afgeleid van het standaardinproduct, wordt euclidische norm genoemd, en heeft de vorm:
‖
x
‖
=
⟨
x
,
x
⟩
=
|
x
1
|
2
+
|
x
2
|
2
+
…
+
|
x
n
|
2
{\displaystyle \|\mathbf {x} \|={\sqrt {\langle \mathbf {x} ,\mathbf {x} \rangle \ }}={\sqrt {|x_{1}|^{2}+|x_{2}|^{2}+\ldots +|x_{n}|^{2}\ }}}
.
De euclidische afstand
‖
x
−
y
‖
{\displaystyle \|\mathbf {x} -\mathbf {y} \|}
tussen twee reële of complexe vectoren
x
=
(
x
1
,
x
2
,
…
,
x
n
)
{\displaystyle \mathbf {x} =(x_{1},x_{2},\ldots ,x_{n})}
en
y
=
(
y
1
,
y
2
,
…
,
y
n
)
{\displaystyle \mathbf {y} =(y_{1},y_{2},\ldots ,y_{n})}
van de euclidische norm wordt met behulp van de stelling van Pythagoras afgeleid:
‖
x
−
y
‖
=
⟨
x
−
y
,
x
−
y
⟩
=
|
x
1
−
y
1
|
2
+
…
+
|
x
n
−
y
n
|
2
{\displaystyle \|\mathbf {x} -\mathbf {y} \|={\sqrt {\langle \mathbf {x} -\mathbf {y} ,\mathbf {x} -\mathbf {y} \rangle \ \ }}={\sqrt {|x_{1}-y_{1}|^{2}+\ldots +|x_{n}-y_{n}|^{2}\ }}}
.
De hoek
θ
=
∠
(
x
,
y
)
{\displaystyle \theta =\angle (\mathbf {x} ,\mathbf {y} )}
tussen twee reële vectoren
x
=
(
x
1
,
x
2
,
…
,
x
n
)
≠
0
{\displaystyle \mathbf {x} =(x_{1},x_{2},\ldots ,x_{n})\neq 0}
en
y
=
(
y
1
,
y
2
,
…
,
y
n
)
≠
0
{\displaystyle \mathbf {y} =(y_{1},y_{2},\ldots ,y_{n})\neq 0}
wordt met behulp van de cosinus van het reële standaardinproduct afgeleid:
cos
(
θ
)
=
⟨
x
,
y
⟩
‖
x
‖
‖
y
‖
{\displaystyle \cos(\theta )={\frac {\langle x,y\rangle }{\|x\|\ \|y\|}}}
Twee reële of complexe vectoren
x
=
(
x
1
,
x
2
,
…
,
x
n
)
≠
0
{\displaystyle \mathbf {x} =(x_{1},x_{2},\ldots ,x_{n})\neq 0}
en
y
=
(
y
1
,
y
2
,
…
,
y
n
)
≠
0
{\displaystyle \mathbf {y} =(y_{1},y_{2},\ldots ,y_{n})\neq 0}
zijn orthogonaal, als hun inproduct gelijk is aan 0, dus als:
⟨
x
,
y
⟩
=
0
{\displaystyle \langle \mathbf {x} ,\mathbf {y} \rangle =0}
.
In het geval van dat twee reële vectoren
x
{\displaystyle \mathbf {x} }
en
y
{\displaystyle \mathbf {y} }
orthogonaal zijn, betekent dat dat
∠
(
x
,
y
)
=
90
∘
{\displaystyle \angle (\mathbf {x} ,\mathbf {y} )=90^{\circ }}
.
Het inwendige product van twee vectoren
x
=
(
x
1
,
x
2
,
…
,
x
n
)
{\displaystyle \mathbf {x} =(x_{1},x_{2},\ldots ,x_{n})}
en
y
=
(
y
1
,
y
2
,
…
,
y
n
)
{\displaystyle \mathbf {y} =(y_{1},y_{2},\ldots ,y_{n})}
in een
n
{\displaystyle n}
-dimensionale vectorruimte
V
{\displaystyle \mathbf {V} }
, geschreven als lineaire combinatie van een orthonormale basis
{
e
1
,
…
,
e
n
}
{\displaystyle \{\mathbf {e} _{1},\ldots ,\mathbf {e} _{n}\}}
van
V
{\displaystyle \mathbf {V} }
:
x
=
∑
i
=
1
n
x
i
e
i
{\displaystyle \mathbf {x} =\sum _{i=1}^{n}x_{i}\mathbf {e} _{i}}
en
y
=
∑
i
=
1
n
y
i
e
i
{\displaystyle \mathbf {y} =\sum _{i=1}^{n}y_{i}\mathbf {e} _{i}}
is gelijk aan:
⟨
x
,
y
⟩
=
⟨
∑
i
=
1
n
x
i
e
i
,
∑
j
=
1
n
y
j
e
j
⟩
=
∑
i
=
1
n
∑
j
=
1
n
x
i
y
j
⟨
e
i
,
e
j
⟩
=
∑
i
=
1
n
x
i
y
i
{\displaystyle \langle \mathbf {x} ,\mathbf {y} \rangle =\left\langle \sum _{i=1}^{n}x_{i}\mathbf {e} _{i},\sum _{j=1}^{n}y_{j}\mathbf {e} _{j}\right\rangle =\sum _{i=1}^{n}\sum _{j=1}^{n}x_{i}y_{j}\langle \mathbf {e} _{i},\mathbf {e} _{j}\rangle =\sum _{i=1}^{n}x_{i}y_{i}}