線性代數的本質思考筆記

2021-09-11 16:27:09 字數 1207 閱讀 7648

第一種定義的幾何考慮為:

當且僅當a=b=c=0時,從乙個向量出發,三個向量可以**首尾相接**。

只要a,b,c有乙個不是0,那麼三個向量就**不能首尾相接**,不能產生零向量。

我們知道,若三個長度不為零不同向的向量首尾相接,則構成乙個平面三角形(注:三個向量首尾相接可以確定空間三個點,空間三點可確定乙個平面,這三個向量均在這個平面上)。

根據上述幾何考慮,第一種定義是在說,除非三條邊長度都是0,否則就圍不成平面三角形。當然如果不把點當特殊的三角形,那就是這三個向量怎麼都圍不成平面三角形。

當然從這種視角考慮的時候,還必須考慮到,平面三角形的邊長是有制約關係的。有的人會想到:如果兩邊之和小於第三邊,三個向量共面但長度全不是0,照樣不能首尾相接,能稱這時的三個向量為線性無關嗎?

當然不能。

不過不是定義出了問題,這是乙個邏輯上的問題。

我們定義線性無關為:只要三個向量長度不為0,就不能圍成平面三角形。不是說只要三個向量長度不為0且不能圍成平面三角形,就一定線性無關。這樣說可能有點繞。下面具體來說一下:

線性無關的定義是說,必須要求所有可能的長度,只要這個長度不為0,都不能圍成平面三角形。而三個向量共面長度不為0且不能圍成平面三角形僅僅是其中的一種具體情況,那兩條短一點的邊長度延長時,總能交於一點圍成乙個平面三角形,由於長度可取任意值,故延長後的長度包含在「所有可能的長度」裡面,破壞了「所有」這個條件。

平面三角形的考量基於的是向量不同向的情況,向量同向的情況下,又分兩個同向和三個同向兩種情況。 最上面「第一種定義的幾何考慮」仍然適用。

兩個向量同向時,由於長度可取負值,故可以取一正一負兩個長度安排給兩個同向的向量,至於不同向的向量因為保證了有不為0的長度,故可給它取0。這樣在a,b,c不全為0的條件下,可以產生零向量,破壞了「只要……就……」這一條件。

三個向量同向更為簡單,只要保證有正有負,一定可以找出合適的長度組合使得最後的結果為零向量。

從幾何的角度考慮,第一種定義就是說,三個線性無關的非零向量不能共面(共面的話,如果三個向量不同向,則一定會有合適的a,b,c使三個向量圍成平面三角形。三個向量中部分同向或全部同向,均可找到使結果為零向量的值。)。這和第二種定義說的是一回事。

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