線性代數複習(1) 方程組的幾何解釋

2021-09-19 12:17:22 字數 1908 閱讀 6930

先看看乙個簡單的方程組

2x-2y=0\\-x+2y=3\\\end

2 & -2 \\ -1 & 2 \end

[2−1​−

22​]

[ xy

]\beginx \\ y \end

[xy​

] =[03

]\begin0 \\ 3 \end

[03​]

這是我們常見的一種寫法,其表達是一致的,也就是上面的方程組。但是在這樣的寫法之下,其幾何解釋就有了新的定義:

先看(1)式,我們豎著看也就是看它的列,第一列是[2−

1]

\begin2 \\ -1 \end

[2−1​]

,第二列是[−2

2]

\begin-2 \\ 2 \end

[−22​]

,他們經由與[xy

]\beginx \\ y \end

[xy​

]的運算後得到了[03

]\begin0\\ 3 \end

[03​

],在細看第一列與x在方程中的關係,不難發現就是x的係數,同樣第二列就是y的係數。

那麼這種運算的定義似乎可以這麼寫:

[ 2−

1]

\begin2 \\ -1 \end

[2−1​]

*x+[−2

2]

\begin-2 \\ 2 \end

[−22​]

*y=[03

]\begin0\\ 3 \end

[03​]

這就有點像是向量的表示了,向量[2−

1]

\begin2 \\ -1 \end

[2−1​]

"伸縮"了x倍之後,加上了"伸縮"了y倍的向量[−2

2]

\begin-2 \\ 2 \end

[−22​]

,合成了向量[03

]\begin0\\ 3 \end

[03​

]。即向量[2−

1]

\begin2 \\ -1 \end

[2−1​]

與向量[−2

2]

\begin-2 \\ 2 \end

[−22​]

以[ xy

]\beginx \\ y \end

[xy​

]的組合方式合成了向量[03

]\begin0\\ 3 \end

[03​

]。方程組便成了向量的線性組合了。

當然行與列我們也可以互換,於是就有了:

[ xy

]\beginx & y \end

[x​y​]

[ 2−

1−22

]\begin2 & -1 \\ -2 & 2 \end

[2−2​−

12​]

=[ 03

]\begin0 & 3 \end

[0​3​]

我們將乘數的行與列都對調了一下,於是便成了上面的樣子。變化一下就有這樣的線性組合:

x*[ 2−

1]

\begin2 & -1 \end

[2​−1​

]+y*[−2

2]

\begin-2 & 2 \end

[−2​2​

]=[03]

\begin0& 3 \end

[0​3​]

這樣的則是行的線性組合。行的線性組合在左邊,列的線性組合在右遍。(左行右列)

之前我們在解釋方程組的時候其實是在"一行一行"的去看,所以在二元時(x,y)是一些直線的交點,三元時(x,y,z)是平面的交點(也可能交的是平面),而從列的方向來看就很直觀了,就是相同維度的多個列向量的線性組合。

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