我在B站學(xué)習(xí)系列:線性代數(shù)的本質(zhì)Ⅰ

強(qiáng)烈安利

線性代數(shù)本質(zhì)

系列課程娇钱,第一次曉得這個(gè)是本科導(dǎo)師推薦的悦施,當(dāng)時(shí)告訴老師并扇,自己高等代數(shù)沒有怎么學(xué)明白,學(xué)完了也不知道到底在搞些什么東西歼争,老師就推薦了這一系列課程拜马,當(dāng)時(shí)聽了就有一種醍醐灌頂?shù)母杏X,感觸最深的地方是沐绒,原來(lái)行列式的意義是醬紫的俩莽。
但是呢,由于本人記憶力不太好乔遮,很多當(dāng)時(shí)相當(dāng)有感觸的東西扮超,要是不回頭看一看,現(xiàn)在能夠想起來(lái)的少之又少蹋肮,所以再刷一遍視頻出刷,并記錄下來(lái)。

0.序

幾何本質(zhì)幫助你理解何時(shí)使用這些工具坯辩,感受到它們?yōu)槭裁从杏靡约叭绾谓庾x最終結(jié)果馁龟,數(shù)值水平讓你順利使用這里工具。
如果在學(xué)習(xí)線性代數(shù)時(shí)漆魔,沒有幾何上的直觀理解作為堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)坷檩,那么就會(huì)在做工作的時(shí)候一臉懵逼。

一改抡、向量的本質(zhì)

三個(gè)視角:

  • 物理專業(yè)學(xué)生:一定方向和長(zhǎng)度的箭頭矢炼,可以自由移動(dòng)一個(gè)向量保持它不變。
  • 計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生:向量\Leftarrow\Rightarrow數(shù)字列表
  • 數(shù)學(xué)專業(yè)學(xué)生:向量可以是任何事物阿纤,只要保證兩個(gè)向量相加以及數(shù)字與向量相乘是有意義的即可句灌。

加法的意義:如[a,b]^T表示點(diǎn)從原點(diǎn)出發(fā)沿x軸正軸移動(dòng)a,沿y軸正軸移動(dòng)b那么[a,b]^T+[c,d]^T可以先考慮完x軸移動(dòng)再考慮y軸移動(dòng)欠拾,于是我們得到[a+c,b+d]^T
數(shù)乘的意義:縮放胰锌。

線性代數(shù)并不局限于某一個(gè)視角骗绕,而是在這些視角上相互轉(zhuǎn)化。而線性代數(shù)本身給了計(jì)算機(jī)一個(gè)操縱空間的工具匕荸,這就很強(qiáng)大了爹谭。

二、線性組合榛搔、張成的空間與基

"Mathematics requires a small dose,not of genius,but of an imaginative freedom which,in a larger dose,which be insanity."------Angus K.Rodgers
[a,b]^T可以理解為將基向量\vec{i},\vec{j}分別縮放a,b倍以后相加的結(jié)果诺凡。

三、矩陣與線性變換

"Unfortunately,no one can be told what the Matrix is.You have to see it for yourself."------Morpheus
為何使用變換一詞践惑,而不是沿用函數(shù)腹泌,這并非故意困擾你,而是提示你這個(gè)過(guò)程是向量在運(yùn)動(dòng)尔觉。
所謂的線性:

  • 直線變換以后仍為直線
  • 原點(diǎn)不動(dòng)
    考慮線性變換\left[\begin{array}{cc} a&b\\ c&d\\end{array}\right]\left[\begin{array}{c} a\\ c\end{array}\right]為第一個(gè)基的落腳點(diǎn)\left[\begin{array}{c} b\\ d\end{array}\right]為第二個(gè)基的落腳點(diǎn)凉袱,作用于向量\left[\begin{array}{c} x\\ y\end{array}\right]即為x\left[\begin{array}{c} a\\ c\end{array}\right]+y\left[\begin{array}{c} b\\ d\end{array}\right]
    而旋轉(zhuǎn)變換就可以視為基向量的旋轉(zhuǎn):\left[\begin{array}{cc} cos\theta&cos(\theta+\frac{\pi}{2})\\ sin(\theta)&sin(\theta+\frac{\pi}{2})\end{array}\right]
    剪切(Sheer)變換:\left[\begin{array}{cc} a&b\\ c&d\end{array}\right]

四、矩陣乘法與線性變換復(fù)合

"It's my experience that proofs involving matrices can be shortened by 50% if one throws the matrices out."------Emil Artin
用幾何意義思考易知一般M_1M_2\not= M_2M_1結(jié)合律(AB)C=A(BC)

五侦铜、行列式

"The purpose of computation is insight,not numbers."------Richard Hamming.
線性變換后的圖形面積縮放比例专甩,正負(fù)號(hào)與定向有關(guān)(右手法則)
用一句話解釋det(M_1M_2)=det(M_1)det(M_2)

六、逆矩陣钉稍、列空間與零空間

"To ask the right question is harder than to answer it."------Georg Cantor
線性方程組A\vec{x}=\vec{v}
以三維為例涤躲,看變換后結(jié)果

  • 仍為三維,則可逆贡未。
  • 直線是一維种樱,稱則個(gè)變換秩為1
  • 成為平面,稱這個(gè)變換秩為2

變換后落在原點(diǎn)的向量的集合稱為矩陣的核

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