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线性代数主要可以从几个角度去理解: (1)线性方程...

goqiw 2024-10-16 11:27:00 技术教程 30 ℃ 0 评论

线性代数主要可以从几个角度去理解:

(1)线性方程,比如二元一次方程组,计算它的解可以使用矩阵求逆,也可以Cramer法则,,,用到了行列式。

求解线性方程也就是计算的解,更一般地存在解也就是要求,这就引出了矩阵的秩。如果此时就是齐次解,非0就是非齐次解,非齐次方程的解是特解+非齐次解。

(2)从几何的角度看,就是计算超平面之间的交集。同时三阶行列式代表空间几何体的体积,我们可以推广到n维空间的平行几何体的体积就是对应的行列式。如果行列式为0即存在共面。

另外还有从二次曲线的角度看问题,这里引出了合同变换,而合同变换里需要求解正交的特征值、特征向量,化归为高中学习过的这样标准的曲线形式,一般通过求解相似矩阵得到,因为不是所有的矩阵都可以相似于对角阵,就有了相抵标准型、Jordan标准型、Frobenius标准型等等。这里还涉及到了正交、施密特正交化。

二次曲线为了保证一定可以正交化,规定了对称矩阵:如果与是的两个不同特征值的特征向量(列向量),那么,得到即正交。关于对称矩阵,又区分出了正定、负定、半正定、半负定。还有正交矩阵,更深入地还有酉矩阵。

(3)从变换的角度看,最简单的情形的就是二维平面的旋转,比如右手系逆时针旋转可以表示为,可以通过它的推导来理解:

方法一:设,,那么

类似的计算。

方法二:将旋转看作坐标系相对于原坐标逆时针旋转(注意体会):

一种理解是:建立跟随旋转的基向量,为与,那么新坐标为;

第二种理解是:这时两个基向量变为,,计算投影即可,,类似。

上述两种理解方法得到的结果是一致的。

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更加深入研究就会发现不是所有的变换都是线性的,而局部情形我们可以简化为线性,这里可以通过线性化实现——也就是计算切平面,而后可以使用线性方法拟合。


有了这些理解以后可以串起来很多内容,但是学习上还有不少技巧要求学会,这就不仅仅是概念的问题了。

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