Linear Algebra Guide 01 - 向量縮放和矩陣線性變換

向量縮放以及張成空間

向量縮放
自由的標(biāo)量

在向量前添加標(biāo)量绪钥,在可視化的層面上灿里,我們可以看到向量的長度會(huì)隨著標(biāo)量的改變而改變,這種情況我們稱為向量的縮放程腹。
通過向量的縮放匣吊,(兩個(gè)變量復(fù)合可以決定結(jié)果向量的方向和值大小)復(fù)合向量可遍布所在空間任意一個(gè)點(diǎn)。

不在同一點(diǎn)和同方向的向量,通過標(biāo)量縮放可得到所有向量

如何看待向量縮放
如果兩個(gè)向量是同一點(diǎn)的零向量寸潦,則可將其作為一個(gè)點(diǎn)色鸳;
如果兩個(gè)向量是同一方向或者反方向,則可將其作為一條線见转;
如果兩個(gè)向量有不同的方向且不為零向量命雀,則可將其作為一個(gè)平面;


張成空間

矩陣與線性變換

一個(gè)向量可在其所在空間進(jìn)行任意的線性變換斩箫。
每一個(gè)矩陣都可以看作是線性變換吏砂,矩陣乘法也是由線性變換的復(fù)合引出的。

線性變換

變換本質(zhì)上是函數(shù)的一種花哨的說法
input -> f(transform) -> output
變換一詞在暗示你用運(yùn)動(dòng)去思考乘客,一種理解向量的函數(shù)的方法是使用運(yùn)動(dòng)狐血。
使用變換是在暗示以特定方式來可視化這一輸入-輸出關(guān)系。

通過運(yùn)動(dòng)來理解變換(函數(shù)運(yùn)算)
線性變換的要求易核,上圖是將無限網(wǎng)格同時(shí)進(jìn)行線性變換
矩陣乘法可以描述線性變換
其中i, j 為基向量, v 為目標(biāo)向量匈织, 三個(gè)向量都進(jìn)行了線性變換

變換之后,新的v向量是變換之后的新的基向量的線性組合牡直,組合系數(shù)沒有改變缀匕。

復(fù)合變換

可以通過加入特定矩陣運(yùn)算,來對(duì)空間向量進(jìn)行變換井氢。


旋轉(zhuǎn)后剪切
矩陣乘法的運(yùn)算1
矩陣乘法的運(yùn)算2
矩陣乘法的運(yùn)算3
矩陣相乘的順序

矩陣相乘的順序

矩陣相乘的先后順序是有著操作的實(shí)際意義信轿,所以矩陣操作順序的改變會(huì)導(dǎo)致最終向量結(jié)果不同
M1*M2 != M2*M1淑仆。
由于向量的運(yùn)算是從右至左奏候,所以結(jié)合律并不會(huì)影響最終向量結(jié)果揉燃,下述關(guān)系都是從M3 -> M2 -> M1
(M1M2)M3===M1(M2M3)

三維空間的線性變換

三維變量表示三維空間向量
多維空間的線性變換判斷與二維面一致
三維空間所有向量點(diǎn)進(jìn)行線性變換
三維線性變換
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