-UP主漢語配音-【線性代數(shù)的本質(zhì)】合集-轉(zhuǎn)載于3Blue1Brown官方...

01:線性代數(shù)圍繞兩種基本運(yùn)算:向量加法和向量數(shù)乘
02:線性組合,張成的空間與基
縮放第三個向量時,他將前兩個向量張成的空間來回移動,從而掃過整個空間。
線性相關(guān):
現(xiàn)象:第三個向量落在前兩個向量張成的空間,或兩個向量共線;
總結(jié):
- 一組向量中至少有一個是多余的,即移除其中一個而不減小張成的空間。
- 其中一個向量可以表示為其他向量的線性組合,因?yàn)檫@個向量已經(jīng)落在了其他向量張成的空間中。
- 所有向量都給張成的空間提供了新的維度,它們就被稱為線性無關(guān)。
03: 矩陣與線性變換
線性變換:
保持網(wǎng)格線平行且等距分布的變換。
符號A:\hat i, \hat j變換后的位置,\vec x:某個向量在變換前的位置,\vec v:這個向量在變換后的位置:圖示請點(diǎn)擊:


組合:

04:矩陣乘法與線性變換復(fù)合的關(guān)系
矩陣乘法要從右向左讀,來源于復(fù)合函數(shù)如f(g(x))。

矩陣乘法:可以看做是基向量,\hat i, \hat j經(jīng)過了M_1,M_2兩次變換。
05:行列式
- det=x,即將區(qū)域面積變?yōu)閤倍;負(fù)數(shù)位改變了空間的定向,或二維基向量的方向向另一邊改變了。三維空間中代表體積。
ad-bc:a、d代表在x,y方向的伸縮比例。
ad - b*0:即平行四邊形的面積。
徒手計(jì)算行列式的公式:
- 二維

b、c代表在平行四邊形在對角方向上拉伸或壓縮了多少.
- 三維:

例:

兩矩陣的行列式=行列式的乘積,因?yàn)?strong>放縮后的比例都是一樣的

06:逆矩陣、列空間、秩與零空間
秩:變換后(列)空間的維數(shù);
逆矩陣:A \vec x=\vec v這個變換的逆變換,跟蹤\det v的變換過程即A^{-1};
逆變換,A^{-1} A = [1,0]^T,[0,1]^T,
列空間: 所有可能的基向量變換后張成的空間(A \vec v)的集合,列空間就是矩陣的列張成的空間。
克拉默法則?
零空間或核:變換后落在原點(diǎn)的向量的集合; 對線性方程組來說,零空間即A{\vec{x}}=[0,0]^T
06+:非方陣,不同維度之間的線性變換
- 三階方陣,變換為3*2矩陣:這個矩陣的列空間,是三維空間中過原點(diǎn)的二維面。但是,3*2依然是滿秩的,因?yàn)檩斎肟臻g和列空間的維數(shù)相等。3*2矩陣即二維空間轉(zhuǎn)換到三維空間上,3*2即有兩個基向量,每個基向量用三個獨(dú)立的坐標(biāo)表述。2*3反之。
- 1*2矩陣,點(diǎn)積。
07:點(diǎn)積與對偶


線性變換:數(shù)軸中等距分布的點(diǎn)在變換后依然等距分布。
點(diǎn)積的運(yùn)算可以看作為\vec w,\vec v向另一個向量投影的長度的乘積。那么,為什么可以通過投影計(jì)算呢?
我們在二維坐標(biāo)中,找一個過原點(diǎn)的數(shù)軸,其單位長度與二維坐標(biāo)一致。此數(shù)軸的單位向量\vec u在變換后的位置,可以通過對稱性(對偶)在原二維坐標(biāo)中表示,我們設(shè)為一個1*2矩陣[\vec {u_x}, \vec {u_y}],然后,二維空間中任意向量\vec {x},則把二者點(diǎn)積的結(jié)果就是任意向量在數(shù)軸上的坐標(biāo),與投影相同。
總結(jié):二維投影到一維的線性變換過程就是橫縱坐標(biāo)分別隨著基量變化的過程。
08:叉積的標(biāo)準(zhǔn)介紹

基向量的順序就是定向的基礎(chǔ),或右手定則:

叉積的方向就是線性變換后基向量方向的變化,三維中如上圖,用右手定則,指向的方向就是叉積這個矢量的方向,矢量的長度為面積,例:

計(jì)算:

08+:從線性變換的角度看待叉積
90:基變換
$A^{-1} M A \vec x$
\vec x:代表“Jennifer”的形容的向量
A:代表轉(zhuǎn)換為用我們的語言描述的向量(基變換)
M:\forall?某變換矩陣
A ^ {-1}:轉(zhuǎn)換回“Jennifer”語言描述的向量(基變換的逆)
10:特征向量與特征值

