(1.7)
Если в интеграл введем оператор, то получаем также символическое скалярное произведение
, (1.8)
в котором вектор преобразован оператором в новую волновую функцию-вектор, равный .
Таким образом, в этой записи очень многие важные интегралы квантовой механики оказываются просто скалярными произведениями различных бра- и кет-векторов. Формула (1.6) в бракет-символах приобретает вид:
= (1.9)
1.3.7. Из условия (1.6) или (1.9) вытекает чрезвычайно важное свойство собственных функций эрмитова оператора, называемое свойством ортогональности. Поясним смысл этого определения. Для этого рассмотрим две разные собственные функции эрмитова оператора, например, f и g, которым отвечают разные ненулевые собственные числа и соответственно, т.е. справедливы операторные равенства
и (1.10)
Образуем скалярные произведения
и (1.11)
Из первого скалярного произведения вычтем произведение, комплексно-сопряженное второму, и с учетом (1.11) получим:
(1.12)
По определению эрмитова оператора получаем:
, ,
откуда следует:
(1.13)
Поскольку, то уравнение (1.13) справедливо, если
, или (1.14)
Функции g и f, удовлетворяющие условию (1.14), называются ортогональными во всей области определения переменных по аналогии с ортогональными векторами, скалярное произведение которых равно нулю.
1.3.8. Ортогональный набор функций, эрмитова оператора очень удобен тем, что функцию, определенную на тех же переменных, можно разложить в ряд по набору. Таким образом, он может рассматриваться в качестве базисного набора, аналогичного набору ортогональных базисных векторов.
1.3.9. Такое разложение представляется всегда в виде линейной комбинации. Например, если ортогональный набор включает функции (f1, f2, f3, . fn, .), , то строгое разложение произвольной функции F примет вид бесконечного ряда:
(1.15)
Если выбираемый ортогональный набор ограничен, то ряд состоит из конечного числа слагаемых.
Ортонормированные наборы собственных функций эрмитовых операторов представляют собой естественную основу для конструирования математических образов дискретных состояний физических систем.