可区分的正交向量

Ale*_*tof 2 math 3d

有没有人知道一个简单且可微分的函数,它将3D矢量转换u = (x, y, z)为另一个正交的矢量u.

更确切地说,我正在寻找三个可微​​函数{f, g, h},使得向量u = (x, y, z)是正交的,v = (f(x,y,z), g(x,y,z), h(x,y,z))并且v仅当为零时才u为零.

功能{f, g, h}应尽可能简单.我更喜欢它们是线性的,但我认为不存在这样的线性函数.低次多项式也很好.

PS我找到了这样的函数,但它们不是多项式.例如:

f(x, y, z) = y*(exp(x) + 3) - z*(exp(x) + 2)
g(x, y, z) = z*(exp(x) + 1) - x*(exp(x) + 3)
h(x, y, z) = x*(exp(x) + 2) - y*(exp(x) + 1)
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它只是(x,y,z)与(exp(x)+ 1,exp(x)+2,exp(x)+3)的叉积.它满足除多项式之外的所有要求.但它们很简单.

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不存在这样的连续功能.这是"毛球"定理的结果,该定理指出在球体上没有定义的连续永不消失的切线场(如果你可以得到F(v)非零,连续并且总是正交,vv-F(v)可以用来轻松定义连续在球体上永不消失的切线场).

另一方面,如果功能不需要连续,则问题很容易.我通常做的是选择什么样的为Y和Z分量之间的较大v(绝对值),然后计算之间的交叉产品v(0, 1, 0)如果Z分量较大或者(0, 0, 1)如果Y成分较大.这避免了奇点.