美文网首页
2018-06-30 现代(补充)(一些计算

2018-06-30 现代(补充)(一些计算

作者: 请叫我魔法师 | 来源:发表于2018-06-30 11:16 被阅读0次

    在线性代数中,代数计算和几何意义都不能少。
    在线代中最基本都计算就是:向量加法、向量数乘、矩阵向量乘法、矩阵乘法、行列式计算。

    这几个最基础都计算充斥着整个线性代数,理解了几何意义,再通过计算,可以很好都学入门了,反正我是这么想的,虽然我现在都没有入门呢。还在看视频,多看几遍视频,做做笔记,希望对学习有些帮助。 u=2597790166,2044752362&fm=27&gp=0.jpg

    其实向量都是方括号括起来的上下结构,由于这东西没法写出来,我都用小括号的左右结构,跟表示点一样,知道怎么回事就行了,再说点和向量数值一样,为了区分,书写方式规定的不一样。我也没办法。标准参考截图,文字只是我乱写的,图片才是精华。

    一、向量加法

    1、这个最简单。两个向量相加,v+w,对向量w平移,v的箭头终点作为w的起点,相加的结果就是原点和w箭头终点连成的向量。(在线代中,提到向量都是从原点出发,没有平移的情况,向量加法的讨论是个例外)
    感觉意义就是走了两段路,跟走一段路效果一样。抄个近路。哈哈。

    向量加法.png

    2、可以看出,这两个向量相加,根据移动过程考虑,
    第一步,可以看作先水平方向移动1,再竖直方向移动2,完成了第一个向量。
    第二步,水平方向移动3,竖直方向移动-1,完成了第二个向量,最后停止。
    重新编排顺序,根据方向考虑,
    在水平方向总共1+3,竖直方向总共移动2+(-1),两个方向移动完,最后停止。
    所以向量加法:v+w=(vx+wx, vy+wy)

    加法计算.png

    二、向量数乘

    1、普通的乘法3x5,可以说是3个5相加,或者5个3相加,从右往左看的话,可以认为把5变为原来3倍。向量数乘3v同理,把向量v变成原来的3倍。


    向量数乘.png

    2、跟向量加法一样,需要探究这个过程是怎么实现的。
    箭头长度变为了原来的a倍,生成了一个新的向量,但是方向没变,根据新旧向量组成的相似三件形可知,x轴方向变化了a倍,y轴方向变化了a倍,
    所以av=(avx,avy)。


    向量数乘过程.png

    三、矩阵向量乘法

    之前说过,矩阵就是一个线性变换或者说是一个函数:y= f(x)。
    变换就是生成一个新的坐标系或者新的空间。变换是基于基向量的变化。向量的数值也是根据基向量表示。

    前面提到向量的加法,两个向量相加等于一个向量。换句话说,一个向量可以用两个向量表示。根据移动过程考虑,现在x轴方向走一个向量,然后在y轴方向上走一个向量。
    比如向量[2,5],意义是在基向量i=(0,1)方向即x轴方向上先走2i向量,同理在y轴上走个5j向量。(2,5)=2i+5j。

    矩阵向量乘法

    比如平面,原来基向量是i(0,1)和j(1,0),变化后成了m(1,-2)和n(3,0)。由于矩阵保证了线性变换,原点不变,等距离平行伸缩变化,所以在新的坐标系中,向量的表示还是原来的数值。
    比如一个向量(2,5),经过线性变化后,在新的空间中表示还是(2,5)
    在旧坐标中表示:v=2i+5j
    在新坐标中表示:v=2m+5n。
    所以表示不变,在新坐标中数值还是原来的数值,在新坐标中讨论数值意义不大,所以一般都是变换后在就坐标中用一个新向量表示。看起来就是这个向量经过变换变成来新的向量。
    既然要求向量变换后在旧坐标中的值,就需要用旧坐标的基向量表示。刚好新的基向量是用旧的基向量表示的。而且v=2m+5n,m和n用的基向量表示,直接带入m和n的值,就得到了结果。
    过程如下:


    计算过程.png

    四、矩阵乘法

    表示两个变换的相继作用。
    首先知道,矩阵是变换,每一列的数值其实是变换后的基向量。求矩阵乘法的结果,无非就是求复合矩阵每一列基向量的值。可以通过追踪基向量的变换来解释。


    追踪i帽.png

    矩阵相乘M1M2,从右到左,是追踪基向量的变化过程。i先变成了M2的第一列i2,
    然后经过下一个线性变换M1,结果就是M1和i的i2的矩阵向量乘法,结果就是i的变换结果,j同理。最后得到i和j最后的变换结果,组成了新的矩阵,每一列都是新的基向量。
    所以矩阵乘法是2个变换的相继作用。可以通过追踪基向量的变化来理解。
    也就是第一行乘第一列做第一个数值,第二行乘第一列做第二个数值。。。


    计算过程.png

    矩阵乘法没有交换律
    AB不等于BA:直观理解,线性变换过程中会产生平移和伸缩吧,平移意味着加减,伸缩意味着乘除。比如向量(1,2),只说x坐标吧,先平移再伸缩:(1+5)3=18,如果先伸缩再平移:(1+3)5=20,明显不一样。所以没有交换律,计算必须从右到左,顺序很重要。
    有结合律:ABC=A(BC)=(AB)C,除去繁琐的计算,最直观的还是理解矩阵乘法的意义。规则就是从右到左计算。
    ABC 表示先经过C变换,再经过B变换,最后A变换。
    A(BC)表示先经过C变换,再经过B变换,最后A变换。
    (AB)C表示先经过C变换,再经过B变换,最后A变换。
    可以看出,根据矩阵的意义和计算规则,有没有括号结果没影响。所以结合律成立。

    相关文章

      网友评论

          本文标题:2018-06-30 现代(补充)(一些计算

          本文链接:https://www.haomeiwen.com/subject/qrktuftx.html