незванный гость
Вы правы - я спутал скалярное произведение с нормой. Попробую просуммировать по другим ортонормированным системам.
Добавлено:
Взяв в качестве ортобазиса

,
получил норму, равную

. Таким образом, результаты решения вариационным и "функциональноаналитическим" способами у меня совпадают.