Descomposición ortogonal

Se dice que un subespacio vectorial V es suma directa de dos subespacios U y W, y se denota por  V=UW   si se cumple:

  1. cada vector v de V se puede escribir de la forma   v=u+w  con   u U  y  vV .

  2. UW={ 0 }  La intersección de dos subespacios S1 y S2 es el conjunto de vectores que pertenecen a ambos subespacios.

 

Ejemplo: Las siguientes figuras muestran las intersecciones de los subespacios S1 y S2 en   3  

La intersección es un subespacio de dimensión 1.

La intersección es el vector nulo.

La intersección es el vector 0.

 

Se observa que:

  • En el primer caso   3  no es suma directa de S1 y S2 ya que la intersección no es el vector 0.

  • En el segundo caso   3  no es suma directa de S1 y S2 ya que la intersección aunque es el vector 0 no se puede descomponer todo vector de   3  como suma de un vector de S1 y otro de S2. Sin embargo,   2  sí es suma directa de S1 y S2.

  • En el tercer caso   3  es suma directa de S1 y S2 ya que la intersección es el vector 0 y además todo vector se puede poner como suma de un vector de S1 y otro de S2.

Sea   V E n  un subespacio vectorial y u un vector de   E n , la descomposición ortogonal de V con respecto a u es:

V= u V W

donde   u V  es el subespacio vectorial ortogonal a u en V y W es su complemento en V.