因此最近複習時,著重思考和查詢了許多概念之間存在的聯絡,以及它們的內在意義和常見應用場景,總結在部落格的「線性代數」這一類別下。本文主要整理一些基本的公式和結論。
線性方程組:
行初等變換:倍加,(行)對換,倍乘。變換前後的矩陣行等價
若兩個方程組的增廣矩陣行等價,則具有相同的解集
矩陣a中主元的位置是a中對應於它的階梯行矩陣先導元素的位置(每列主元pivot的下方元素均為0,主元所在行的左側元素均為0)
線性方程組的解包括:基本變數(主元列對應的未知量)和自由變數(非主元列對應的未知量)
線性方程組ax=b解的存在與唯一性定理:(即方程組相容的充要條件)增廣矩陣的最右列不是主元列(即化簡後沒有形如:[0,0…0,b] 且b != 0的行)
若有解(相容),則:1.若無自由變數,有唯一解
2.若有自由變數,有無窮多解
span:表示有向量u,v及其線性組合構成的向量集合(包含0向量)
方程ax=b有解 <=> b是a中各列的線性組合。即矩陣a與向量x相乘,相當於以x中各元素值作為a的各個列向量的權重,對a的各個列向量作線性組合,得到向量b。若a為方陣,則(ax)的幾何意義是:利用矩陣a(m×m)對m維空間中的向量x做乙個變換,變換後x的投影為b,仍在m為空間,且變換實際上是對x的長度的方向做了改變。(其幾何意義對於理解特徵值和特徵向量很有幫助)
對於齊次線性方程組ax=0,均存在乙個解:向量0,稱作平凡解。當且僅當方程至少有乙個自有變數時(即a的列向量組線性相關時),它有非平凡解。即齊次線性方程組要麼僅有0解,要麼有無窮多解。在幾何意義上,含有非平凡解的齊次解相當於在空間中通過原點的乙個「平面」,這個「平面」恰由方程組的基礎解系(解集的極大線性無關組)的所有線性組合構成。對於非齊次線性方程組:ax=b,解集為ax=0的齊次解加上乙個特解,幾何上是不過原點的平面。
相容方程組的求解並把解集用引數向量表示,步驟如下:
1.把增廣矩陣行化簡為簡化階梯形矩陣
2.把每個基本變數用自有變數表示
3.把一般解x表示成向量,若有自由變數,其元素依賴自由變數
4.把x分解為向量的線性組合,組合係數為設定的常數,最終用自由變數作為引數
一組向量線性無關定義:若向量方程x1
v1+.
..+x
pvp=
0 x1v
1+..
.+xp
vp=0
僅有平凡解,則x中的各個(列)向量線性無關。若存在不為0的權值c1
...c
p c1.
..cp
滿足c1v1+
...+
cpvp=0c
1v1+
...+
cpvp
=0
,則它們線性相關。 r
n r
n中任意向量組,當p>n時線性相關。
若向量組包含0向量,則它們線性相關。
線性變換:
之前在理解方程組時,把矩陣a與向量x相乘看做是對a中各列向量的線性組合。除此之外,矩陣乘以向量,也就是對向量做乙個線性變換,還有著更加鮮明的幾何意義。(這種幾何意義可以直接應用在影象處理和圖形學中)
對於矩陣a(m×n),ax=b相當於矩陣a對rnrn
空間中的向量x做乙個變換,對映到rmrm
空間中。由rnrn
到rm r
m的乙個變換(或稱對映、函式)t是乙個規則,將向量x對映為另一維度空間中的向量t(x)。集合rnrn
稱為定義域,rmrm
為取值空間(或余定義域),t(x)稱為x在t作用下的像,所有像t(x)的集合稱為t的值域。從x對映到ax即為乙個矩陣變換。若a為方陣,則對映後的向量b僅僅是原向量x在長度和方向上的改變(拉伸和旋轉)。
線性變換定義:保持向量的加法運算和標量乘法運算具有線性性的變換。
1 線性代數
本文借鑑至 轉置是矩陣的重要操作之一。矩陣的轉置是以對角線為軸的映象,這條從左上角到右下角的對角線被稱為主對角線。下圖顯示了這個操作。我們將矩陣 a的轉置表示為 a 定義如下 向量可以看作只有一列的矩陣。對應地,向量的轉置可以看作是只有一行的矩陣。有時,我們通過將向量元素作為行矩陣寫在文字行中,然後...
1 線性代數
本文借鑑至 轉置是矩陣的重要操作之一。矩陣的轉置是以對角線為軸的映象,這條從左上角到右下角的對角線被稱為主對角線。下圖顯示了這個操作。我們將矩陣 a的轉置表示為 a 定義如下 向量可以看作只有一列的矩陣。對應地,向量的轉置可以看作是只有一行的矩陣。有時,我們通過將向量元素作為行矩陣寫在文字行中,然後...
線性代數總結
因為課本是同濟五版的書,所以就按照這個來總結一下了。一 行列式 二 矩陣及其運算 三 矩陣的初等變換與線性方程組 四 向量的線性相關性 五 相似矩陣及二次型 一 行列式的簡單計算 1.行 列 成比例,行列式為0 2.行列式為化成上 下 三角的形式,行列式就等於對角線元素的乘積 3.a 代數余子式 及...