【线性代数】求教求将向量组扩充为4维向量空间的规范正交基的问题,如图

1:怎么知道要扩充到4个向量呢?是不是必须扩充到4个才行?只扩充成2个,3个,可以吗?例如只将a1,a2用schmidt正交规范化可以吗?
2:若在已知需要扩充到4个向量的条件下,按照施密特正交规范化的公式,直接令b1=a1,b2=a2-([a2,b1]/[b1,b1])b1 ,然后用求出线性方程组(a1,x)=(a2,x)=0的基础解系,再用施密特的方法将基础解系正交化,求出b3,b4 。最后将b1,b2,b3,b4单位化。这样做可以吗?书上的要令b1和b2分别等于另外添加两个已正交的向量(0,0,0,1)^T和(0,0,1,0)^T,接下来求b3,b4的这种做法不太明白其思想?若我说的第一种方法可以,那第一种方法跟书中的方法有什么不同?哪种更好?
恳请高手指点一二,万分感谢O(∩_∩)O~

  1、求的是R^4的空间的一组基,那么其基中元素一定是4个。
  附:R^4={(a,b,c,d)^Tla,b,c,d均属于R}

  2、你的做法是可行的。
  你的方法优点:任何情况下均可使用,
  缺点:解方程可能相对复杂些。
  书上方法优点:简单直白,计算不因题目不同计算量不同
  缺点:取b1,b2的时候需要小心,如果和α1和α2线性相关就导致计算失败,但不会导致错误,因为某个时刻你计算出的会是0向量,这时你必须修改对应的b

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  四维空间我不好用文字描述,我用三维空间解释下你所提的问题,
  如果α1不为零,且是R^3中的向量,扩充为R^3的规范正交基

  你的做法:找到α1生成的空间(也就是α1所在直线)的正交补(与α1所在直线垂直的过原点的平面),在正交补中寻找一个组正交基α2,α3(也就是称为“正交补”的那个平面中的相互垂直的两个向量),那么α1,α2,α3显然是三个两两正交(垂直)的单位向量,也就R^3的规范正交基

  书上的做法:在空间中找两个向量α2,α3,使得α1,α2,α3不在同一个平面上,然后就是施密特规范正交,
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