線性代數中一些概念的直觀理解

2021-09-29 02:08:29 字數 1484 閱讀 4652

該博文是總結一下線性代數中一些比較重要的概念的直觀理解,方便對線性代數有個直觀理解。

大部分觀點源於

矩陣行列式

零空間和列空間

線性方程組

點積(內積)

叉積基變換

特徵向量與特徵值

正定和半正定

一些特殊的矩陣與線性變換之間的關係

對稱矩陣與對稱變換

對角矩陣與其線性變換

正定矩陣與其線性變換

奇異值與奇異值分解向量

向量運算 矩陣

線性變換的性質

非方陣行列式

零空間和列空間

線性方程組

a x=

bax = b

ax=b

點積(內積)

a ∙b

=c

a\bullet b=c

a∙b=c

叉積v ×w

=q

v\times w = q

v×w=q

基變換b x=

ec

bx = ec

bx=e

c(b是基向量矩陣,x是在該基下的座標,e是另一組基向量矩陣,c是該基下的座標)

特徵向量與特徵值

a x=

λx

ax=λx

ax=λx

從上面的理解可以知道乙個特徵值可以有多個特徵向量,而乙個特徵向量只能對應乙個特徵值。

正定和半正定

對 於非

零向量x

,均有x

ta

x>0,

則a是正

定矩陣,

有xta

x>=0

,則a是

半正定矩

陣對於非零向量x,均有x^tax>0,則a是正定矩陣,有x^tax>=0,則a是半正定矩陣

對於非零向量

x,均有

xtax

>0,

則a是正

定矩陣,

有xta

x>=0

,則a是

半正定矩

陣。一些特殊的矩陣與線性變換之間的關係

正交矩陣與正交變換

a ta

=i

a^ta = i

ata=

i旋轉矩陣一定是正交矩陣,正交矩陣包含旋轉和鏡面反射(有人說是線性變換之後保持兩點之間的距離不變的矩陣)。

當|a|為1時,正交矩陣只包含旋轉。

當|a|為-1時,正交矩陣包含旋轉和鏡面反射。

一些性質的幾何理解

a是正交矩陣,所以ata

=i

a^ta = i

ata=i。

對稱矩陣與對稱變換

對角矩陣與其線性變換

正定矩陣與其線性變換

奇異值與奇異值分解

參考博文:線性代數】通俗的理解奇異值以及與特徵值的區別,還有奇異值分解及其應用

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