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初等數學是研究常量的數學,是研究靜態的數學,高等數學是變數的數學,是研究運動的數學。《重溫微積分》—— 齊民友教授
運動:連續過程,逐點經過。
躍遷: 不需要逐點經過,瞬間發生的行為。
「 矩陣是線性空間裡躍遷的描述。」 → 「 矩陣是線性空間裡變換的描述。」 (變換:空間裡從乙個點/元素/物件到另乙個點/元素/物件的躍遷。)
?1、矩陣
矩陣:在乙個線性空間 v 裡的乙個線性變換 t,當選定一組基之後,就可以表示為矩陣。
線性變換:設有一種變換 t,使得對於線性空間 v 中間任何兩個不相同的物件 x 和 y,以及任意實數 a 和 b,有t(ax+by)=at(x)+bt(y),那麼就稱 t 為線性變換。(從乙個線性空間 v 的某乙個點躍遷到另乙個線性空間 w 的另乙個點的運動。)
選定一組基:選定線性空間裡的乙個座標系。
→ 「 矩陣是線性空間中的線性變換的乙個描述。在乙個線性空間中,只要我們選定一組基,那麼對於任何乙個線性變換,都能夠用乙個確定的矩陣來加以描述。」
?2、相似矩陣
如上所說,矩陣是線性空間中的線性變換的乙個描述。如果換一組基,又可以得到乙個不同的矩陣,但所有這些矩陣都是同乙個線性變換的描述?(❗ 區別線性變換本身與線性變換的描述 ❗)
而這些矩陣共同的特點我們可以找到,假設 a、b 分別是同乙個線性變換的不同描述,我們可以找到乙個非奇異矩陣 p,使得
沒錯,上面的 a 和 b 就是相似矩陣,我們就得到了相似矩陣的本質,所謂相似矩陣,就是同乙個線性變換的不同的描述。
而矩陣 p,就是 a 矩陣所基於的基與 b 矩陣所基於的基之間的乙個變換關係。
?3、結束語
矩陣不僅可以作為線性變換的描述,而且可以作為一組基的描述。而作為變換的矩陣,不但可以把線性空間中的乙個點給變換到另乙個點去,而且也能夠把線性空間中的乙個座標系(基)錶換到另乙個座標系(基)去。而且,變換點與變換座標系,具有異曲同工的效果。線性代數裡最有趣的奧妙,就蘊含在其中。理解了這些內容,線性代數裡很多定理和規則會變得更加清晰、直覺。
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