有關矩陣的一點討論

2022-05-20 01:07:51 字數 1769 閱讀 6061

本篇是有關矩陣的內容:

線性變換:向量集間的對映——且必須是具有線性性質的對映;

記為:f(x) x,f(x)∈向量空間

何為線性性質?

f(x+y)=f(x)+f(y)  x,y∈向量空間

f(λx)=λf(x)  λ∈r,x∈向量空間

......

這是很好的性質!!!(姜爺語)

給乙個線性變換 f(x),她可以把乙個n維向量變成m維

那麼顯然x的每一維都可能影響著f(x)的每一維,於是,f(x)這個線性變換就應該是n*m個在每兩維間的小對映構成的。

於是我們可以把她寫成m行n列的矩陣(m行n列是出於約定的習慣)

所以矩陣是用於形象的表示線性變換的工具;

f(x)所對應的矩陣記為f

首先,乙個把n維向量變成m維的線性變換 f(x),一定對應乙個m行n列的矩陣;

矩陣的i行j列,表示x的第j維以什麼權值(其實是多少倍)影響

f(x)第i維的構造;

x的所有維對f(x)的某一維的影響的和,即是f(x)這一維的結果;

如,有乙個三元組(3維向量)x

定義f(x)=

那麼可以構造矩陣(2*3的):

[1 1 0]

[0 1 1]

我們發現:

計算得:f(x)==  果然沒錯!!

我們認為f(x)的值是矩陣f乘以x的結果

所以,這也是矩陣乘向量的計算法則

下面就是一些比較簡單的內容啦:

矩陣加實數:

f+λ即為對於矩陣中每個點加λ

矩陣乘實數:

f×λ即為對於矩陣中每個點乘λ

線性變換作為一種對映,當然可以復合啦!

比如f(x)把五維向量變成四維,g(x)把四維向量變成三維;

那麼g[f(x)]就能把五維向量變成三維了;

設h(x)=g[f(x)];

那麼h(x)的矩陣h是什麼呢?

她是g和f的乘積;

如何相乘?

回到本題開頭的例子:

f顯然是個4*5的矩陣,g是3*4的

h應該是3*5的(行數前列數後)

由上題給出的理解方式h[i,j](表示h的第i行第j列)

表示x的第j維對h(x)的第i行的影響

影響是怎麼產生的呢?

x的第j維,先是按照f第j列影響了f(x)的每一維;

f(x)的每一維又按照g第i列影響了g[f(x)]的第i維;

如下圖的兩矩陣(左邊為g,右邊f)

***   **

***   **

***   **

***復合得h

****

****

標記復合矩陣的某點

****

****

原矩陣的如下點貢獻了復合矩陣的這個點

***   **

***   ** 

***   ** 

***所以我們得知了h[i,j]與g,f中的那些值有關

那她們是什麼關係呢?(八卦!!)

由於f(x+y)=f(x)+f(y)的線性性質;

我們可以把n維向量x化為n個只有一維非零的n維向量e1,e2,e3...en的和

把這n個向量扔到g(f(x))和h(x)中,可以清晰地看出h[i,j]與g,f的關係——

h[i,j]=f[1,j]*g[i,1]+f[2,j]*g[i,2]+f[3,j]*g[i,3]+....

矩陣乘矩陣的法則:矩陣第m行與第n列交叉位置的那個值,等於第乙個矩陣第m行與第二個矩陣第n列,對應位置的每個值的乘積之和。

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