Gilbert Strang 經典線代課程心得-5

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來自MIT的經典線代課程--Gilbert Strang

第五課:轉置矩陣、置換矩陣、向量空間與子空間 (Transpose、Permutation matrix 、 Vector space and Subspace)

這堂課我們終於要步入線性代數的大門了!

你說前面學到的東西算什麼?

就...基礎中的基礎,大概相當於「 阿拉伯數字 」之於「 現代算數 」

先別急著生氣,雖然是基礎,但這恰好代表著其重要性,在沒有弄懂「 線性代數 」核心理念的前提下,不用太多,兩節課後你就不知道教授到底在說什麼了

你想想沒「如果算數沒了阿拉伯數字有多可怕」,好奇的話可以看看埃及人怎麼紀錄數字的,羅馬人又是如何計算的,那根本不是人能用的東西,話說回來,基礎越紮實才能人走得越踏實,可別懈怠了

這堂課會繼續完成「 置換矩陣 」在「 LU 分解 」中所扮演的角色,首先我們一再強調的是,「 置換矩陣 」的作用是「 交換行列向量 ( Execute Row/Column exchanges ) 」,而「 置換矩陣 」在「 LU 分解 」中的主要目的是將

消元過程中「 主對角線 」上的「 零元 」都變成「 非零元 」,以便於消元與尋找主元

關於「 置換矩陣 」的使用時機便是「 消元主元 」便成零的時間點,不過放到實際計算上,除了「 消元主元等於零 」的情況下我們會使用「 置換矩陣 」,為了避免不必要的計算資源消耗,我們也會主動避開主元過小的列,否則勢必會產生過大的「 消元數 」,使得整體數值波動性變大或是增加計算難度

也就是說,「 置換矩陣 」在「 L U 分解 」中扮演的類似「 WD-40 」這種萬用工具般的角色,既能解決束手難題,也能降低計算波動度,可以說是「 居家旅行,必備良藥 」

順便提醒一下,為了避免讀者忘記,我們學「 L U 分解 」的存在也是為了簡化過程喔,所以就說了數學家很懶

先讓我們回歸到「「 置換矩陣 」應該要如何作用於「 L U 分解 」的這個主題中,具體作用如下

P A = L U

「 置換矩陣 」的功能是在初始階段將「 可逆矩陣 A 」的列向量進行「 良序排列 」

何謂「 良序排列 」呢?簡單來說是為了避免出現「 主元為零 」或是「 主元過小 」的問題進行的排列原則

但是要如何達成「 良序排列 」呢?嗯...就結論而言,我們的策略只有「 走一步看一步 」

這是因為在消元過程中,我們很難去判斷運算對於單一主元的數值影響,「 消元主元 」本身是極具波動性的數值,所以只能在消元過程中進行動態調整,也因為這樣,教授在課程中只有提到對所有「 可逆矩陣 」,都會存在一個合適的「 置換矩陣 」以進行置換

最後進行結論,所謂的「 置換矩陣 」,就是一個重新排列「 列 / 行向量 」的「 單位矩陣 」,大部分的時間裡,「列置換」會是更常被使用到的功能

教授簡單複習「 置換矩陣 」的性質,細節請看上一個課程,下方僅簡單列出重點

  • 「 置換矩陣 」乘上「 置換矩陣 」必然是「 置換矩陣 」
  • 「 置換矩陣 」的「 逆反矩陣 」必然「 置換矩陣 」
  • 「 單位向量 」是一種「 置換矩陣 」
  • n 階「 置換矩陣 」有 n!種

除了上述性質,「 置換矩陣 」還存在一個有趣的特性但我們還不會學到的性質,即

P-1 = PT

此運算性質在線性代數中被稱之為「 正交性 ( Orthogonal ) 」,以算式表示應為

P ( PT ) = ( PT ) P = I

此性質並非「 置換矩陣 」獨有,在眾多矩陣中,我們會將具有「 正交性 」性質的矩陣歸納為「 正交矩陣 ( Orthogonal matrix ) 」,而「 置換矩陣 」是「 正交矩陣 」中的一個規則更加完善的子集合

對於解析幾何比較了解的讀者應該會發現,此處提到的「 正交性 」與過去向量運算時的「 相互垂直 」似乎隱約存在著某些關係,你說你看不懂?那沒事,跟這點頭裝懂就行了

玩笑話先不說,「 正交性 」確實與過去在幾何學中學到的「 垂直關係 」相關,或者說

「 正交性 」便是一種更抽象更廣泛的「 垂直關係 」

而「 正交性 」也是我們將矩陣運算帶到幾何世界的一個橋樑,雖然我們不會在此處細說,各位讀者或許可以就「 垂直關係 」這一概念發想「 正交性 」可以如何使用

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下一個主題來談「 轉置矩陣 ( Transpose matrix , AT ) 」,需要先進行說明的是,我們接下來談的內容實際上是針對「 轉置 ( Transpose ) 」這一個運算所具備的特性,而非「 轉置矩陣 」這個詞彙本身,因為「 轉置矩陣 」指的是進行「 轉置 」後的矩陣,其本身並不具備任何性質,在「 轉置 」過程中出現的變化才是我們所在乎的

接下來以實際範例演練,取用「長方陣(Rectangular matrix , R ) 」的「 轉置 」運算進行說明,先給定一個3×2的矩陣 A (如下)

raw-image

則 A 的「 轉置矩陣 」AT

raw-image

從這一範例可以了解到,所謂的「 轉置 」便是將

「 列向量 」改列為「 行向量 」

也可以說是

「 行向量 」改列為「 列向量 」

以數學語言表示則為

( AT )ij=( A )ji

以文字敘述來說,即

「 第 i 列第 j 行的元被轉換到第 j 列第 i 行 」

以矩陣結構來說,即

「 以主對角線作為對稱軸,建構一個線對稱的矩陣 」

關於「 轉置 」運算與其相關性質,有一些教授沒有細說的內容我會在此處進行簡單補充,但就「 轉置 」本身,有一些運算性質是讀者需要先瞭解的

  • 連續轉置: ( AT )T = A
  • 線性組合: ( x A + y B )T = x AT + y BT
  • 乘法次序: ( A B )T = BT AT
  • 逆反轉置: ( A-1 )T= ( AT )-1

請注意,上述名詞沒一個是專有名詞,只要方便,愛怎麼記都可以

這些上方的四個規則中,就只有「 線性組合 」的內容是新的,其他內容在前面的課程中或多或少都有用到,或許也能從教授上課的內容看出,「 轉置 」的運算性質會被作為「 常識 」使用,因此對於「 轉置 」不熟的讀者,請務必記住以上性質

  • 「 連續轉置 」

這一指令看似只是「 換過去又換回來 」的廢話,但是這樣的結構完善了「 轉置 」這一運算系統的「 逆運算 」

「 逆運算 」在運算符號中是一種相當重要的基礎性質,如同學習「 加」就會學習「 減 」,學習「 乘」就會學習「 除 」,存在「 逆運算 」意味著「 運算有著重來的可能 」,而且有意思的部分是

我們沒有也不需要建構一個新的運算符號,因為「 轉置 」本身便是自己的逆運算符

不過此處需要補充一下,以上論述不完全正確,嚴謹一點來說,跟「 轉置 」具有相同結構的運算被稱為「 對合 ( Involution ) 」,而這個過程中,執行第偶數次的「 轉置 」便相當於自身的逆運算,但這並不會妨礙讀者現階段以「 逆運算 」這一概念進行理解

  • 「 線性組合轉置 」

這一性質實際上是「 轉置 」這一運算符合「 線性映射 」的特質,這意味著計算時能將「 轉置 」與「 加乘法 」進行「 順序轉換 」,這一性質能提供很好的運算彈性

以微積分中運算為例,其中的「 微分運算子 」便具有「 線性映射 」的特質,即

若可微函數可以分解為個別可微函數的線性組合,那麼我們進行運算時就能個別微分

這個性質用過都說讚,在強調順序的數學運算中,「 可分段運算 」這點便已彌足珍貴

  • 「 乘法次序轉置 」

「 乘法次序轉置 」可以說是所有「 轉置性質 」中的最重要性質

我們都知道矩陣乘法運算是不存在「 交換律 」的,失去習以為常的運算性質往往會令我們不知所措,而「 乘法次序轉置 」這一性質便提供了難得的「 交換機會 」,即

以一己之力扛下了整個矩陣乘法運算中的「 逆轉 」這一概念

如同「 線性組合轉置 」的功能一樣,「 乘法次序轉置 」的交換能力在更複雜的矩陣公式推演與計算時,往往能夠扮演著打破僵局的角色

可以說當線性代數失去這個性質後,九成的結論都將作廢

在提供運算彈性的基礎上,「 乘法次序轉置 」也提供了「 將矩陣視為向量進行分析或是討論 」的可能性,其中「 引入幾何,建構空間 」這一能力便是「 乘法次序轉置 」能夠被稱為「 轉置 」最重要性質的原因之一

至於「 建構空間 」暫時距離此處內容有些遙遠,需要提到的概念與名詞太多,所以不會多作討論,大概在進行到課程三分之一時便會學習到,敬請期待

  • 「 逆反轉置 」

交換不同的運算子,這是一個多麼美妙的概念,想想將除法改寫為倒數乘法後的靈活性,或許就能明白這個性質在運算中的角色了

這一個性質賦予「 轉置 」與「 逆反 」這兩種運算子存在操作意義上的等價性,說人話就是「 愛怎麼算就怎麼算 」,提供非常好的計算彈性,通過將這些性質結合,去進行最有效率的化簡,下面這個矩陣的簡化便是一個最好的例子

( ( AB )-1 )T = ( ( B-1 )( A-1 ) )T = ( A-1 )T( B-1 )T = ( AT)-1( BT)-1

各位讀者應該知曉「 轉置 」與「 逆反 」這兩種運算子,真的要討論運算消耗資源,「 轉置 」必然遠低於「 逆反 」,特別是高階矩陣的「 逆反 」計算資源回隨著階數提高而指數上升,若是能通過「 轉置 」提前「 逆反 」運算,以較低階「 逆反矩陣 」進行計算,勢必可以節省大量資源,除此之外,此性質也有助於維持特定矩陣的代數結構性,不過這些內容我們短時間也不會學到,所以就暫且不做過多的描述了

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既然都花了那麼多篇幅說明「 轉置 」,那必須好好認識由「 轉置 」定義的特殊矩陣--「 對稱矩陣 ( Symmetric matrix , S ) 」,就你懂得,情勢所迫 (?)

從結構上來說,「 對稱矩陣 」的矩陣元會以「 主對角線 」作為對稱軸按序排列,形成具有 ( 線 ) 對稱結構的矩陣 ( 如下圖 )

三階對稱矩陣

三階對稱矩陣

而回歸到數學的定義上,「 對稱矩陣 」S 是指滿足以下規則的矩陣

ST = S

由此規則來看,「 對稱矩陣 」必為方陣,因為如果不是方陣的話,「 轉置 」後的矩陣大小便會與「 轉置 」前的矩陣大小不同

我們好奇的是,除了恰好是「 對稱矩陣 」的矩陣外

「 對稱矩陣 」是否能以固定形式生成?

其實任意一個矩陣都能生成「 對稱矩陣 」,是長方陣或是方陣都無訪,內部的元也不影響

只需要將「 指定矩陣 A 」與「 轉置矩陣 A」相乘就可以得出「對稱矩陣 S 」

但是要注意的是,矩陣乘積的順序不同,便會生成不同矩陣喔

這個敘述要怎麼證明呢?從結構上進行推導呢?又或者從運算性質推論?還是有其他作法呢?各位讀者可以動手試試看,以下會以兩個方向提供說明

第一種從結構上來說,「 A 」的第 k 列向量與「 B = A」的第 k 行向量相同,這意味著當我們執行矩陣乘法時

( A B )ij = ( RowA i ).( ColumnB j )T

( A B )ji = ( RowA j ).( ColumnB i )T

( ColumnB i )T = ( RowA i )

( ColumnB j )T = ( RowA j )

( A B )ij = ( RowA i ).( ColumnB j )T = ( ColumnB i )T.( RowA j ) = ( A B )ji

由上式可知「 A B 」的元必然會以主對角線對稱排列,故證明完畢

第二種從運算性質上來說,便是引用了「 轉置 」的運算性質進行推論,主要用到的是「 連續轉置 」與「 乘法次序轉置 」,也就是

  1. ( MT )T = M
  2. ( M N )T=NTMT

對任意一個矩陣 A 與其「 轉置矩陣 」AT,必然可表視為

( AT A )T = AT ( AT )= AT A

從定義、推論、得出結果,沒有任何多餘的廢話,卻證明所有矩陣皆可以此形式生成「 對稱矩陣 」,這是一串多麼優美簡練的證論阿

此推論除了可以證明「 對稱矩陣 」,也能確認矩陣乘積是否為「 對稱矩陣 」的檢測方式

當我們進行矩陣推演時,不總能知道矩陣內容物,但是通過運算性質進行推論就能未知內容物的問題,這個檢測法十分泛用,讀者或許可以先記上

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接下來要進入相對抽象的「 線性代數核心理念 」之一的

「 向量空間與子空間 ( Vector space and Sub-space ) 」

說這個概念抽象是因為「 空間 (Space) 」實際上是一個符合特定規則的集合,換句話說,下一步要學習的實際上是「 矩陣的運算結構性 」

當然,所謂的「 空間 」不是指現實意義上的,如同「 空房間 」一般的概念,而是代數學上的一個專有名詞

對於一個非數學專業的讀者,或許不用太深入的了解其規則,簡單來說

「 空間 」是一個帶有特殊運算規則的集合,假定存在集合 S
無論我們對 S 內部的元素如何進行縮放 ( × ) 或是疊加 ( + ),
經運算產出的元素依然屬於 S ,此時集合 S 可以被稱為空間

以數學語言說明,設集合為 S,元素為 s1、s2、s3、...、sk,對任意實數 R i 皆滿足

R1 s1 R2 s2 R3 s3 + ... + Rk sk ∈ S

此時的 S 在數學上就會被稱為「 空間 」,而在線性代數中,討論的「 空間 」則會更進一步精細到「 向量空間 」,畢竟「 矩陣 」本身便可視為一種由「 向量 」構成的集合

由於具體到「 向量空間 」需要滿足哪些性質,說實話對大部分的讀者而言都不是那麼重要,無論是數學專業或是只是有興趣的讀者都一樣,此處為了完整性依然會說明「 向量空間 」具體需要滿足哪些規則,但建議看過就行了

「 向量空間 」的十大公理 ( 假設 u , v , w ∈ V;a , b ∈ F )

  • 加法封閉性:u + v ∈ V
  • 加法交換律:u + v = v + u
  • 加法結合律:( u + v ) + w = u + ( v + w )
  • 加法反元素:∃ ( -u ) ∈ V → u + ( -u ) = 0
  • 加法單位元素:∃ 0 ∈ V → u + 0 = u
  • 純量乘法封閉性:a × v ∈ V
  • 純量乘法結合律:( a × b ) × v ) = a × ( b × v )
  • 純量乘法分配律 ( I ):a × ( u + v ) = a × u + a × v
  • 純量乘法分配律 ( II ):( a + b ) × u = a × u + b × u
  • 純量乘法法單位元素: 1 × u = u

以嚴謹的討論來說,應該是需要一個個去驗證「 向量空間 」內部的元素是否具有以上性質,但是我個人認為這些內容有些過於「 形式 」,最重要的是,這部份對於學習空間沒甚麼實質上的幫助,如果希望更進一步了解這類結構知識,可以考慮看看「 代數學 」

白話說,若要確認「 向量集合 」結構符合「 向量空間 」,主要需要遵守的性質為

  • 零向量必須包含在集合中
  • 集合內任意向量的線性組合 ( 縮放與疊加 ) 必須具有封閉性

這並不精準,但若僅需初步判斷,這兩個便已足夠

在無窮多種「 向量空間 」中,結構最單純也最常被作為範例的「 向量空間 」是

「 二維實向量空間 ( The two - dimensional real vector space , R2 ) 」

我們更習慣以「 x y 平面 」、「 二維平面 」稱呼「 R2 」,正如其名,「 R2 」內部所涵蓋的元素是所有的「 二維實向量 ( The two-dimensional real vector ) 」

當然,在數學上提到「 R2 」,下一個要提到的大概就是「 R3 」,也就是

「 三維實向量空間 ( The three - dimensional real vector space , R3 ) 」

畢竟「 R2 」、「 R3 」可以說得上是我們最熟悉的兩種「 向量空間 」了,當然,必不可少的還有進行「 一般性推論 」時,經常使用到的,由 n 個分量構成的向量「 Vn 」構成的

「 n 維實向量空間 ( The n - dimensional real vector space , Rn ) 」

在線性代數這一學科提到的「 向量 」大多會以「 行向量 」的形式出現在討論中,且沒特別強調的話,「 向量 」中的「 分量 ( Componrnt ) 」必為實數

說完了定義與規則,接著教授便拋出了疑問

「 哪些集合不是向量空間呢? 」

並給出以下兩種「 F1 」、「 F2 」的敘述,看看這兩個集合是否符合「 向量空間 」的條件

  • F1 = R2 \ { ( 0 , 0 ) }
  • F2 = { ( a , b ) | a , b ∈ R },即質點位於第一象限的「 位置向量 」構成的集合

答案是「 兩者皆否 」,我想這是有些顯而易見了

但「 原因 」是我們更感興趣的部分,或許讀者能打下自己最初的看法一起討論,而我則將根據教授的論述,提出兩個參考答案

  • 取集合內部的向量 ( 1 , 1 ) 與 ( -1 , -1 ) 相加,得出的 ( 0 , 0 ) 不存在於「 F1 」中,故「 F1 」不滿足條件「 集合內任意向量的線性組合 ( 縮放與疊加 ) 必須具有封閉性 」,故「 F1 不是一個「 向量空間 」
  • 由於的零向量 ( 0 , 0 ) 不存在於「 F2 」中,故「 F2 」不滿足條件「 零向量必須包含在集合中 」,故「 F2 不是一個「 向量空間 」

當然,「 F1 」、「 F2 」不只能通過上述的兩種方式說明原命題為何有誤,甚至有些論述有些繞遠路的感覺 ( 沒錯我在說的就是「 F1 」 ),但是請別忘記,「 F1 」、「 F2 」被建構的目的便是希望各位讀者通過兩種集合,清楚地了解集合要被稱作「 向量空間 」需要什麼樣的條件

從反例延伸,數學家希望了解的問題是

  • 「 空間中是否存在其他「 向量空間 」?如果有,應該會有多少個? 」
  • 「 是否能用更少的元素建構「 向量空間 」?如果能,至少需要滿足哪些條件?各維「 向量空間 」構成最小結構是否具有共通性? 」

回歸到「 向量空間 」的本質是一個「 帶有特殊運算規則的集合 」來思考,上述的問題實際上就是要討論「 子集合 ( Subset ) 」這一概念,而將「 帶有特殊運算規則的集合 」引入「 子集合 」的概念時,我們會將這個特殊集合稱為

「 子空間 ( Subsapce ) 」

更嚴謹一點會將其稱呼為

「 n 維向量子空間 ( The n - dimensional vector subspace ) 」

不過短時間內我們不會對抽象的高維向量進行討論,請各位讀者不用擔心,一如既往地,教授的課程總是以最簡單的結構進行舉例,因此首先討論的便是「 R2 」的

「 二維向量子空間 ( The two - dimensional real vector subspace ) 」

既然被稱為「 子空間 ( Subsapce ) 」,那麼「 向量空間 」要滿足的條件一個都不會變,依然是「 零向量必須包含在集合中 」與「 集合內任意向量的線性組合 ( 縮放與疊加 ) 必須具有封閉性 」兩大條件

但是可能性太多了,所以比起尋找條件符合的集合,不如直接建構就行了,反正條件就只有兩個,況且需要滿足兩個條件的生成方式意外簡單

只要伸縮某個「 位置向量 ( Position ) 」就好了!所有伸縮可能會形成一個「 子空間 」

對的,讀者並沒有看錯

只要這樣就能建構出一個「 子空間 」了

讓我們檢查一下

首先,「 位置向量 」v 的定義是「 由原點指向質點的向量 」,因此「 伸縮「 v 」形成的集合 」V 的內部元素,必然有一種可能是「 原點 = 質點 」,而「 原點 = 質點 」便是零向量的定義,故「 零向量必須包含在集合中 」的條件便完成了

其次,「 V 」的構成條件,意味著「 係數積 ( 純量向量乘法 ) 封閉性 」必然成立

最後,由「 V 」的定義可知,「 V 」的集合表示式為

V = { vi = ai v | ai ∈ R;i ∈ N }

由此假設

vi , vj ∈ V & vivj

根據向量的加法規則可知

vi vj = ai v + aj v = ( ai + aj ) v

根據實數的加法封閉性可知

∃ ak ∈ R → ak = ai + aj

因為

ak ∈ R

因此

( ai + aj ) v = ak v ∈ V

由上述論述可知,「 V 」具有「 向量加法 ( 疊加 ) 封閉性

雖然就嚴謹論述上,獨立說明「 V 」具有「 向量加法 ( 疊加 ) 封閉性 」與「 係數積 ( 純量向量乘法 ) 封閉性 」並沒辦法說明「 集合內任意向量的線性組合 ( 縮放與疊加 ) 必須具有封閉性 」這一個條件,但是從說明的角度,分開討論我認為可以更好的解析這一條件,所以在意的就先睜一隻眼閉一隻眼吧

回到論述,由論述中提出的三個方向

  • 零向量必須包含在集合中
  • 向量加法 ( 疊加 ) 封閉性
  • 係數積 ( 純量向量乘法 ) 封閉性

可以說明「 V 」滿足

  • 零向量必須包含在集合中
  • 集合內任意向量的線性組合 ( 縮放與疊加 ) 必須具有封閉性

兩大條件,且「 V 」為「 R2 」的子集合,故可得

「 V 」是「 R2 」的子空間

真是一場酣暢淋漓的推論是吧?你說很一般?那也未免罵得難聽了

先不管讀者的心得,以上論述確實紮實地給出了一種可以有效生成「 R2 子空間 」的規則,並且我們能以此規則進一步說明出「 R2 子空間 」的所有可能

  • 使用兩種不同方向的「 位置向量 」線性組合,便能生成「 R2 」的「 ​二維子空間
  • 使用單一方向的「 位置向量 」線性組合,便能生成「 R2 」的「 ​一維子空間
  • 使用無法定義方向的「 零向量 」線性組合,便能生成「 R2 」的「 零維子空間

至於名稱內部「 維度概念 」就如同讀者從小到大學習的圖形名稱一樣

  • 「 零維 」表示圖形是一個「 點 」
  • 「 一維 」表示圖形是一個「 線 」
  • 「 二維 」表示圖形是一個「 面 」

在線性代數中,數學家對「 維度 」進行抽象化的延伸,因此「 維度 」不會被限制於現實,在線性代數中,我們有可能討論「 四維 」、「 五維 」、「 十維 」甚至「 n 維 」,不過我們還不會那麼快接觸這一個概念,再等等吧~

現階段可以確定的是「 R2 」會有三種不同類型的「 子空間 」,那麼「 R3 」會有幾種不同類型的「 子空間 」呢?

  • 使用三種不同方向的「 位置向量 」線性組合,便能生成「 R3 」的「 ​三維子空間
  • 使用兩種不同方向的「 位置向量 」線性組合,便能生成「 R3 」的「 ​二維子空間
  • 使用單一方向的「 位置向量 」線性組合,便能生成「 R3 」的「 ​一維子空間
  • 使用無法定義方向的「 零向量 」線性組合,便能生成「 R3 」的「 零維子空間

此時的「 子空間 」圖形呈現為

  • 「 零維子空間 」表示圖形是一個通過原點的「 點 」
  • 「 一維子空間 」表示圖形是一個通過原點的「 線 」
  • 「 二維子空間 」表示圖形是一個通過原點的「 面 」
  • 「 三維子空間 」表示圖形是一個通過原點的「 體 」

真是豐盛的內容,但還沒結束!

畢竟我補充了不少內容,但也差不多進入收場的部分了,加油

在課程的末端,我們要開始將「 向量空間 」與「 矩陣 」進行結合,看看「 矩陣 」是如何與「 向量空間 」連接的,最常見的方式便是通過矩陣的「 行向量 」構成的「 向量空間 」

一如既往,將矩陣命名為「 A 」,而「 A 」被定義為

raw-image

由矩陣表示式可知,「 A 」的「 行向量 」屬於「 R3 」,而我們希望以「 A 」的「 行向量 」構築「 R3 」的「 子空間 」V,在數學上會這樣定義 V

V = { a ( ColumnA 1 ) + b ( ColumnA 2) | a,b ∈ R }

換句話說,便是由「 行向量 」的「 線性組合 」構成一個集合

All their ( ColumnA 1 & 2 's ) combinations form a subspace of R3

以此法生成的「 向量空間 」便被稱為「 列空間 ( Column space , C ( A ) ) 」

整個課程的核心思想在於

「 一個通過某些向量構成的​空間,倘若這些向量屬於 Rn,則空間本身也在 Rn 內 」

原文為

Not satisfied with a few vectors , we want to space of vector

These vectors are in R3 ,so our space of vectors will be in R3

最為關鍵的點在於「 對向量進行線性組合後依然在子空間中 」,若以此點延伸,則可在「 R3 」中建構出一個「 ​二維子空間 」,以圖形特徵來看,便是一個通過原點的平面

上述說明是在告訴讀者

  • 「 子空間圖形維度 」,取決於是取用的「 向量數量* 」
  • 「 子空間所屬維度 」,取決於取用的「 向量分量 」

小小補充一下,「 向量數量* 」是指滿足「 線性獨立 」的向量數量,而這是有點後面的上課內容了,前面印象中有簡單說明過,有興趣的不建議翻,就直接估狗ㄅ ( 當然要複習或是幫我增加一些閱覽數也行,在此先行謝過 )

感謝你的閱讀,期待這下一篇的再見,88

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