矩阵3

作者: SMSM | 来源:发表于2018-06-18 20:34 被阅读37次

向量在一组基下的坐标

基向量的权重,一种阐释坐标系的新方法,就是 向量a在基底B组成的向量空间下的坐标,如果A是标准基,就是传统默认的笛卡尔坐标系

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标准基底 和 随意选取的基底
v1 v2 v3 是R3的一组基,则基底的变换矩阵A是[v1,v2,v3]。
向量a在基A下的坐标是b。a是在标准坐标系,b是在基A坐标系。
我们默认用的都是标准坐标系,也就是在标准基底e1,e2组成的变换矩阵下的坐标。

可逆基向量矩阵变换

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一个替补基底变换矩阵的例子

标准基下的a向量在B基坐标系的坐标点,在几何中如何表示呢?

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a映射到b,在两个不同的坐标系下,D代表了基底B坐标系下的映射关系,A代表了标准坐标系下的映射关系!就是这么简单。图中C就是B空间转化矩阵

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所以后面的重点是 选择合适的坐标系的过程
可以看做是两个角度:在默认坐标系下的变换,在B基坐标系下的变换

对矩阵有两种看法,1矩阵是个 映射关系有a点映射到b点,1矩阵是个新的坐标系
b点在新坐标系下的坐标是a,a采用的是新坐标系的坐标值,b采用的是默认坐标系的坐标值

改变坐标系有助于求出变换

如何选择合适的坐标系?也就是如何选择B空间? 从标准坐标系 旋转后得到新的坐标系?也就是对应的基底B?

选择新的基底,与原基底,在几何上的关系?

标准正交基底的两个条件:标准、正交

标准就是 向量长度永远是1
正交就是 向量积为0

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标准正交基底的特性是
A转置 * A = I(单位矩阵)
A逆 * A = I(单位矩阵)

标准正交基下的坐标

标准正交基才有这个结论c(i) = v(i)x 。 v(i) 张成空间B,c(i)就是在基底B下的坐标,x是在(1,0)(0,1)默认坐标系下向量的坐标

A是nk的矩阵
列向量表示法 A
x = [x1v1(向量) ,x2v2(向量) ,xkvk(向量) ]
行向量表示法 A
x = [v1(向量)x(向量) ...\n v2(向量)x(向量) ...\n vn(向量)*x(向量)]

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计算正交基下到子空间的投影矩阵

也就是说 投影到的平面空间的基恰巧是 标准正交基,才会有下面的公式,但是并没有体现出来,向量分别在默认坐标系 和 新坐标系 分别 的坐标呀!
可能最终的结果是 默认坐标系的结果

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计算镜像变换矩阵

Schmidt过程

have an orthonormal basis for V 翻译:有一个空间V的标准正交基。标准的意思是向量长度为1。

空间中的一组非标准正交基 转化为 标准正交基的过程
用到的知识有:
R2空间,线在另外一条线上的投影的表达式
R3空间,线在另外一个面(标准正交基)上的投影的表达式

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求出来,但是如何使用呢?
矩阵的特征多项式
特征向量组成的特征空间

用符号E标示特征空间 Eigenspace

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Sarrus 法则求3*3矩阵的行列式的值


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可逆和不可逆和零空间的解有什么关系呢?

A可逆,说明A的行列式不为0,说明A是线性无关的,A的零空间有且仅有唯一的值0向量。
A不可逆,说明A的行列式为0,导致可逆算式的分母为0,不存在解,也就是A是线性相关的,A的零空间有很多解。

行列式的大小意味着,面积的缩放系数,为0时代表降维,为1时代表面积不变。

说明特征基有利于构造合适的坐标

将默认坐标系中的Transform,选定新的坐标系,使Transfrom变简单的,这就是特征基的用途,新的坐标系是以特征向量为基,并且C逆TC = D ,会发现,D矩阵特别简单,非对角线的都为0,对角线上的都为特征值。

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