線性代數筆記

2021-10-01 19:19:31 字數 1838 閱讀 9739

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將矩陣看作是向量的函式(轉換函式)。

1.子空間

假設v是乙個向量空間,如果s是v的子集,且s對加法和數量乘法封閉,則稱s是v的乙個子空間。

對於向量空間,一定注意:

v的任何子空間都一定包含o(零空間)。

2.維度

乙個空間的基中,向量的個數

注意:不能簡單的通過基中元素個數來確定維度

假如有3個向量:u= (2, 0, 0),v= (-1, 0, 0),w= (0, 0, 1)生成空間,其維度為2,不是3。

3.四大子空間

1)行空間&列空間

對於乙個m*n的矩陣:

------------------行空間------------------|------------------列空間------------------

行空間是n維空間的子空間-----------|列空間是m維空間的子空間

行秩:行最簡形式的非零行個數----| 列秩:行最簡形式的主元個數

行空間的基:行最簡形式的非零行-| 列空間的基:主元列所對應的原矩陣的列

2)零空間

乙個齊次線性方程組的所有解形成的乙個向量空間

a看作系統:

a的零空間,就是ax=0中,所有x組成的空間。

零空間的另外兩種理解:

a看作函式:

a看作空間:

3)零空間的秩

對於乙個m*n的矩陣,將其化為最簡形式後:

主元列數為列空間的維度

自由列數為零空間的維度

列空間的維度+零空間的維度= n

秩-零化度定理:秩(rank) + 零化度(nullity) = n

4)四大子空間之間的關係

對於乙個m*n的矩陣a

4.矩陣對角化

如果a有n個線性無關的特徵向量,則a可以被對角化

對動態系統而言,u_k = a

ma^m

amu如果a可以對角化,將大大簡化運算。

5.對稱矩陣

特點:對稱矩陣的特徵值一定是實數

對稱矩陣的多重特徵值,其對應的特徵空間的維度一定等於重數

對稱矩陣的幾何重數等於代數重數

對稱矩陣一定有n個線性無關的特徵向量

對稱矩陣一定可以被對角化

對稱矩陣的所有的不同的特徵值對應的特徵向量互相垂直

正交對角化

6.svd分解

對任意矩陣a=m*n,ata

a^ta

ata一定是對稱矩陣

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