數學之道 微積分

2022-09-15 21:57:19 字數 2365 閱讀 7847

我理想中的微積分課本則應該是先講定積分,再講導數,再講不定積分。先講定積分,不過千萬不能用現在的定積分符號,避免學生誤認為

定積分是由不定積分發展而來的。講自古就有的積分思想,講分割求和取極限的方法,自創一套定積分的符號。然後另起爐灶,開始講微分,

講無窮小,講變化量。最後才講到,隨著 x 一點一點的增加,曲線下方面積的變化量就是那一條條豎線的高度——不就是這個曲線本身的

函式值嗎?因此,反過來,為了求出乙個函式對應的曲線下方的面積,只需要找到乙個新函式,使得它的微分正好就是原來那個函式。啪,

微積分誕生了

向量x矩陣

矩陣的乘法,其實就是多個線性變換疊加的效果,它顯然滿足結合律,但不滿**換律。

主對角線全是 1 的矩陣所對應的線性變換其實就是不變的意思,因此它叫做單位矩陣。

矩陣 a 乘以矩陣 b 得單位矩陣,就是做完線性變換 a 後再做一次線性變換 b 就又變回去了的意思,說明矩陣 b 是矩陣 a 的逆矩陣。

一、單位矩陣的行列式當然就為 1

二、某行全為 0 的行列式顯然為 0 (因為某一維度會被無視掉,線性變換會把整個平面壓扁)

三、|a·b| 顯然等於 |a|·|b| 

四、行列式為 0 ,對應的矩陣當然不可逆,因為這樣的線性變換已經把平面壓成一條線了,什麼都不能把它變回去了。

運動是相對的 

讓我們想想,達成同乙個變換的結果,比如把點(1, 1)變到點(2, 3)去,你可以有兩種做法。

第一,座標繫不動,點動,把(1, 1)點挪到(2, 3)去。

第二,點不動,變座標系,讓x軸的度量(單位向量)變成原來的1/2,讓y軸的度量(單位向量)變成原先的1/3

矩陣不僅可以作為線性變換的描述,而且可以作為一組基的描述。

而作為變換的矩陣,不但可以把線性空間中的乙個點給變換到另乙個點去,

而且也能夠把線性空間中的乙個座標系(基)錶換到另乙個座標系(基)去。而且,變換點與變換座標系,具有異曲同工的效果。

對於乙個線性變換,只要你選定一組基,那麼就可以找到乙個矩陣來描述這個線性變換。換一組基,就得到乙個不同的矩陣。

所有這些矩陣都是這同乙個線性變換的描述,但又都不是線性變換本身。

但是這樣的話,問題就來了,如果你給我兩張豬的**,我怎麼知道這兩張**上的是同一頭豬呢?同樣的,你給我兩個矩陣,

我怎麼知道這兩個矩陣是描述的同乙個線性變換呢?如果是同乙個線性變換的不同的矩陣描述,那就是本家兄弟了,見面不認

識,豈不成了笑話。

好在,我們可以找到同乙個線性變換的矩陣兄弟們的乙個性質,那就是:

若矩陣a與b是同乙個線性變換的兩個不同的描述(選定了不同的基,也就是選定了不同的座標系),則一定能找到乙個非奇異

矩陣p,使得a、b之間滿足這樣的關係:

a = p-1bp  (矩陣p是a矩陣所基於的基與b矩陣所基於的基這兩組基之間的乙個變換關係)

所謂相似矩陣,就是同乙個線性變換的不同的描述矩陣。

按照這個定義,同一頭豬的不同角度的**也可以成為相似**。俗了一點,不過能讓人明白。

z變換,拉普拉斯變換,線性變換,非線性變換本質上,都只是在不斷的切換觀察事物的角度,從不同的角度看過去,同乙個東西,會有不

一樣的圖樣。所謂的「躍遷運動」只不過是我們把照相機從物件的正面放到了物件的後面,看到了同乙個物件的兩個不同角度的**罷了。人

們會產生「兩個東西發生了運動」的錯覺。在我看來,躍遷,並不是一種運動,而是,我們觀察角度發生了瞬間轉變時,造成的視覺上的衝擊。

量子,還是在那裡,不增不減,只不過我們的攝像機換了乙個攝像角度。

線性空間中的任何乙個物件,通過選取基和座標的辦法,都可以表達為向量的形式。

一. 最高次項不大於n次的多項式的全體構成乙個線性空間,

也就是說,這個線性空間中的每乙個物件是乙個多項式。如果我們以x0, x1, ..., xn為基,那麼任何乙個這樣的多項式都可

以表達為一組n+1維向量,其中的每乙個分量ai其實就是多項式中x(i-1)項的係數。值得說明的是,基的選取有多種辦法,

只要所選取的那一組基線性無關就可以。這要用到後面提到的概念了,所以這裡先不說,提一下而已。

二. 閉區間[a, b]上的n階連續可微函式的全體,構成乙個線性空間。

也就是說,這個線性空間的每乙個物件是乙個連續函式。

對於其中任何乙個連續函式,根據魏爾斯特拉斯定理,一定可以找

到最高次項不大於n的多項式函式,使之與該連續函式的差

為0,也就是說,完全相等。這樣就把問題歸結為問題一。

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