线性代数的本质(2)

视频来源:线性代数的本质

1. 点积究竟是什么?

\overrightarrow{u}\overrightarrow{v}相乘,几何意义是:\overrightarrow{u}\overrightarrow{v}上投影的长度\overrightarrow{v}的长度。

图1. 点积的集合意义

  • 当两个向量方向大致相同时,点积结果为正
  • 当两个向量方向垂直,点积结果为0
    当两个向量方向大致相反,点积结果为负
点积(对应坐标相乘)与向量之间投影有毛线关系?

\begin {bmatrix} 1 & 2 \end {bmatrix}的直观理解:二维平面中,\overrightarrow{i}\overrightarrow{j}被变换之后,可以用一维中的一条线来表示。:在数轴上表示为


此时,我们把这条直线放在二维平面中,然后找一个向量,与这条直线完全重合,这个时候,二维空间中的基向量,在上的投影 = 在基向量上的投影。
注意红框标注的地方

在与向量\begin {bmatrix} 3 \\ 4 \end {bmatrix}相乘后,

注意:不管任何一个二维到一维的线性变换,都能够在二维空间中找到一个与之对应的向量。这个向量的目的:是把2 * 1维的向量(\overrightarrow{v}),都变成一个数。

2. 叉积究竟是什么?

前面提到过,行列式可以度量两个向量面积增大或减少的比例(跟基向量相比)。两个三维向量\overrightarrow{v}\overrightarrow{w}生成一个新的三维向量\overrightarrow{p}\overrightarrow{p}的长度,就是\overrightarrow{v}\overrightarrow{w}围成平行四边形的面积,方向需要根据右手定则来确定。

叉积的运算法则
image.png

3. 基变换?

可以这么看,同样在一个空间维度中(在同一个地球上),不同的基就相当于说不同语言的人(中文、英语)有一天,Bill想认识一个女孩,于是问你该怎么办。

  1. 目标向量左乘基变换矩阵(他的目的:“我想约她,我要怎么办”:翻译成中文===用我们的语言描述他的基向量,此时的结果是表达同样的意思,但是是用我们的语言描述的)
  2. 第一步结果左乘线性变换矩阵(你了解后:提供建议)
  3. 第二步结果左乘基变换矩阵的逆(你把你的建议翻译成英文)

4. 特征值与特征向量

前面提到过,空间中的向量都可以通过基向量进行变换、裁剪得到,那么,一个向量在变换和裁剪的过程中,基向量所张成的空间其实或多或少都发生了改变,然而,有一些很皮的向量,仍然留在他们原来张成的空间中,这些很皮的向量,就称作为:特征向量,每个特征向量都有一个所属的值,被称为“特征值”。

特征值的大白话解释:其实就是**衡量特征向量在变换中拉伸或者压缩比例的因子。

在三维空间中,如果向量张成的空间(一个立体物体),在变换过程中按照某个值旋转了,那么,旋转的轴就是特征向量。

特征向量与特征值的计算公式

\begin{equation} \begin{aligned} A·\overrightarrow{v} &= \lambda·\overrightarrow{v} \\ &= (\lambda·I)·\overrightarrow{v} \\ 0 &=(A- \lambda·I)·\overrightarrow{v} \end{aligned} \end{equation}
\overrightarrow{v}为零向量时,本身没有任何帮助,因此,我们需要当\overrightarrow{v}为非零向量时,使(A- \lambda·I)与之相乘为\overrightarrow{0}。即,要求(A- \lambda·I)能够对\overrightarrow{v}实行降维,若要降维,则需要其对应的行列式为0

需要注意的一点是:有几个特征值,不代表有几个特征向量。\begin {bmatrix} 1 & 1\\ 0 & 1 \end {bmatrix}特征值为1,特征向量对应一条。但是,若\begin {bmatrix} 2 & 1\\ 0 & 2 \end {bmatrix}特征值为2,但是特征向量却不止一条,原本空间中所有的向量都是其特征向量。

对角矩阵

如果你足够幸运,你的矩阵为对角矩阵,like this:\begin {bmatrix} 2 & 0\\ 0 & 3 \end {bmatrix}。那么,对角线上的每一个元素都是特征值,为什么?因为在原本的空间中,基向量本身就是特征向量,你只是将原本的坐标轴进行了拉伸或者压缩,并没有进行剪切,因此,基向量还是原来的基向量

百度上找的一道例题

5. 抽象向量空间

线性的定义:


线性的定义

怎样把一堆多项式,转换到空间中?


空间与多项式的关系

注意上图中基函数的定义

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 217,734评论 6 505
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 92,931评论 3 394
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 164,133评论 0 354
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,532评论 1 293
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 67,585评论 6 392
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 51,462评论 1 302
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,262评论 3 418
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 39,153评论 0 276
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,587评论 1 314
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,792评论 3 336
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,919评论 1 348
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,635评论 5 345
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,237评论 3 329
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,855评论 0 22
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,983评论 1 269
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 48,048评论 3 370
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,864评论 2 354

推荐阅读更多精彩内容