¿Qué significa el producto punto en dimensiones más altas?

El producto punto define una “norma” en un espacio vectorial. Siempre es el caso que si [math] \ vec {a} \ neq \ vec {0} [/ math], entonces [math] \ vec {a} \ cdot \ vec {a}> 0 [/ math] y una norma se puede definir como [matemáticas] | \ vec {a} | = \ sqrt {\ vec {a} \ cdot \ vec {a}} [/ math].

El producto punto es un operador de proyección. Si tiene un vector [math] \ vec {a} [/ math] y un vector unitario [math] \ hat {b} [/ math], puede proyectar uno en el otro como [math] \ vec { c} = (\ vec {a} \ cdot \ hat {b}) \ hat {b}, \ vec {d} = \ vec {a} – \ vec {c} [/ math]. En este caso, también tendrá [math] \ vec {c} \ cdot \ vec {d} = 0 [/ math] que indica que son perpendiculares entre sí. Esto también significa que si tiene una base ortonormal [matemática] \ hat {e} _1, \ hat {e} _2, \ ldots, \ hat {e} _n [/ math], entonces cualquier vector [math] \ vec { a} [/ math] se puede representar de forma exclusiva como [math] \ vec {a} = a_1 \ hat {e} _1 + a_2 \ hat {e} _2 + \ cdots + a_n \ hat {e} _n, a_i = \ vec {a} \ cdot \ hat {e} _i [/ ​​math].

El producto punto le permite a uno definir el “ángulo” entre dos vectores, definiendo el ángulo [matemática] \ theta [/ matemática] entre dos vectores por la relación [matemática] \ cos \ theta = \ frac {\ vec {a} \ cdot \ vec {b}} {| \ vec {a} || \ vec {b} |} [/ math]. Esto se mantiene y funciona incluso cuando el espacio vectorial y el producto de puntos no tienen un significado geométrico claro.

Considere dos vectores n-dimensionales cuyos componentes en las n dimensiones son [matemáticas] x_1, x_2, x_3, …, x_n [/ matemáticas] y otro vector en n dimensiones cuyos componentes son [matemáticas] y_1, y_2, …, y_n [/ matemáticas].

Si todos los componentes de ambos vectores son todos reales, entonces el producto punto entre ellos es:

[matemáticas] \ vec {x}. \ vec {y} = x_1y_1 + x_2y_2 +… + x_ny_n [/ math]

Esta es la fórmula general para el producto punto (también llamado producto interno) de vectores reales. Sin embargo, si los vectores son complejos, se usan los conjugados de los componentes de [math] \ vec {y} [/ math]:

[matemáticas] \ vec {x}. \ vec {y} _ {comp} = x_1 \ bar {y_1} + x_2 \ bar {y_2} +… + x_n \ bar {y_n} [/ math]

Y así es como se hace.

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