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MathSub 结论速记--线性代数

MathSub 结论速记--线性代数

作者: Kunisa | 来源:发表于2019-02-27 01:46 被阅读0次

    矩阵的行和列表示--从方程组到矩阵

    系数按照行依次写;未知数写成列向量


    求解线性方程组Ax = b:增广矩阵+消元法+不一定有解

    (1)从主元1开始依次处理

    (2)如果第一个主元是0,就进行换行处理

    (3)消元法求出的解不唯一

    (4)消元后,主元的个数称为“秩”;主元所在的列为主列,其他列为自由列,对应未知变量可以自由赋值。

    求解Ax = 0(即求解零空间): 至少有一个解

    消元,找主变量和自由变量,为自由变量赋值(得到主元做未知数的方程),求解,得到特解,特解进行线性组合--》得到零空间x


    逆矩阵

    定义:AA逆 = I = A逆A

    性质:逆矩阵是唯一的;只有方阵有逆矩阵;只有方阵可逆;Ax=0 如果有非零向量x的解,那么A不可逆。单位阵是方阵,且可逆;置换矩阵是单位阵行变换得到,都可逆;

    求法(高斯-若尔当方法):

    (1)通用:左边写需要求逆的方阵A+右边写一个对应的单位矩阵I:将左边化为单位矩阵I,右边就是求出的逆矩阵

    (2)2X2方阵: 分母是(ad-bc),分子是原方阵的主对角线交换,副对角线加负号

    矩阵乘法再求逆

    (AB)逆 = B逆A逆


    转置矩阵

    定义:将原矩阵的行换成列;捏住左下角和右上角,对换翻转。(Aij)转置 = Aji

    (A*B)转置 = B转置 * A转置


    转置矩阵和逆矩阵

    对于单个矩阵,如果既要求逆又要转置,顺序可以颠倒


    置换矩阵

    用来进行行交换/列交换;由单位矩阵进行行交换/列交换得到:方形,二进制(只有0或1),每行每列有且只有一个1

    N阶矩阵有n!个置换矩阵

    置换矩阵都可逆;置换阵的逆矩阵 = 其转置


    对称阵

    对称阵当然应该是方阵

    一个对称阵,它的转置和它本身相等(即翻转不改变这个矩阵)

    如何快速构造对称阵:使一个矩阵和它的转置相乘(顺序不管),得到B,B一定是对称阵


    小结:

    矩阵的求逆,求转置(*都要注意在开括号时交换顺序)

    特殊类型:方阵,单位阵,可逆矩阵,对称阵,置换矩阵

    *置换阵求逆:可以直接求其转置


    矩阵乘法

    (1)---【】| :

    行向量 * 矩阵 = 行向量

    矩阵 *列向量 = 列向量

    (2)左乘对应行变换,右乘对应列变换

    (3)矩阵乘法最常用的求解方式:两个矩阵对应向量进行点乘

    判断能否进行运算(内):内竖等于内横:要求左边矩阵的列数 = 右边矩阵的行数: 

    求答案(外):外横等于外竖:行数等于左边矩阵的行数,列数等于右边矩阵的列数

    (4)矩阵的分块乘法


    向量空间和子空间

    向量空间定义:向量空间是向量的集合,但是其中包括的向量必须满足条件对线性运算封闭;

    即:对向量相加和数乘,得到的向量仍在这个空间中。

    任何一个向量空间必须包含零向量。

    子空间定义:是向量空间的一部分,但是也能对线性运算封闭。当然也要包含零向量。

    比如xoy平面上,过原点的一条直线,就是一个子空间。

    R3的子空间:过原点的平面/过原点的直线/零向量;

    举例:用矩阵列向量理解子空间;如果列向量贡献,那么他们张开得到的子空间就是一条过原点的直线。

    子空间的交和并:交集还是子空间,并集一般都不是子空间

    Ax = b 的空间解释(从A的角度)

    Ax往往表示张开的子空间,A可以理解为基底向量(虽然他们可能共线),x是将他们进行线性组合(数乘以及向量相加)。b表示另一个向量。

    该等式成立表示向量b在这个张开的子空间中。

    *如果某一列是其中某几列的线性组合,那么这一列对于张开向量空间没有贡献,去掉也不影响裂空间构成。而必须要有的列称为主列

    零空间

    Ax = 0 的 x 构成的空间。

    Ax = b 的空间解释(什么时候x可以构成向量空间/子空间)

    只有当b = 0 时,x才能构成向量空间/子空间;否则x张开的空间是不过原点的。


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