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  • 有关矩阵的一点讨论

    本篇是有关矩阵的内容:

    首先,有关线性变换

    线性变换向量集间的映射——且必须是具有线性性质的映射;

    记为:F(x) x,F(x)∈向量空间

    何为线性性质

    1. F(x+y)=F(x)+F(y)  x,y∈向量空间
    2. F(λx)=λF(x)  λ∈R,x∈向量空间
    3. ......

    这是很好的性质!!!(姜爷语)

    然后,是对矩阵的一点理解

    给一个线性变换 F(x),她可以把一个N维向量变成M维

    那么显然x的每一维都可能影响F(x)的每一维,于是,F(x)这个线性变换就应该是N*M个在每两维间的小映射构成的。

    于是我们可以把她写成M行N列的矩阵(M行N列是出于约定的习惯

    所以矩阵是用于形象的表示线性变换的工具

    F(x)所对应的矩阵记为F

    如何合乎习惯的构造矩阵和矩阵乘向量

    首先,一个把N维向量变成M维的线性变换 F(x),一定对应一个M行N列的矩阵;

    矩阵的i行j列,表示x的第j维以什么权值(其实是多少倍)影响F(x)第i维的构造;

    x的所有维对F(x)的某一维的影响,即是F(x)这一维的结果;

    如,有一个三元组(3维向量)x{a,b,c}

    定义F(x)={a+b,b+c}

    那么可以构造矩阵(2*3的):

    [1 1 0]

    [0 1 1]

    我们发现:

    计算得:F(x)={1*a+1*b+0*c,0*a+1*b+1*c}={a+b,b+c}  果然没错!!

    我们认为F(x)的值是矩阵F乘以x的结果

    所以,这也是矩阵乘向量的计算法则

    有关矩阵和数的运算:

    下面就是一些比较简单的内容啦:

    矩阵加实数:

    F+λ即为对于矩阵中每个点加λ

    矩阵乘实数:

    F×λ即为对于矩阵中每个点乘λ

    有关矩阵的复合(矩阵乘矩阵)的内容:

    线性变换作为一种映射,当然可以复合啦!

    比如F(x)维向量变成维,G(x)维向量变成维;

    那么G[F(x)]就能把维向量变成维了;

    H(x)=G[F(x)];

    那么H(x)的矩阵H是什么呢?

    她是G和F的乘积

    如何相乘?

    回到本题开头的例子:

    F显然是个4*5的矩阵,G是3*4的

    H应该是3*5的(行数前列数后

    由上题给出的理解方式H[i,j](表示H的第i行第j列)

    表示x的第j维H(x)的第i行的影响

    影响是怎么产生的呢?

    x的第j维,先是按照F第j列影响了F(x)的每一维

    F(x)的每一维又按照G第i列影响了G[F(x)]的第i维

    如下图的两矩阵(左边为G,右边F)

    ***   **
    ***   **
    ***   **
    ***

    复合得H

    **
    **
    **
    **

    标记复合矩阵的某点

    **
    **
    **
    **

    原矩阵的如下点贡献了复合矩阵的这个点

    ***   **
    ***   *
    ***   *
    ***

    所以我们得知了H[i,j]与G,F中的那些值有关

    那她们是什么关系呢?(八卦!!

    由于F(x+y)=F(x)+F(y)的线性性质

    我们可以把N维向量x化为N个只有一维非零的N维向量E1,E2,E3...En的和

    把这N个向量扔到G(F(x))和H(x)中,可以清晰地看出H[i,j]与G,F的关系——

    H[i,j]=F[1,j]*G[i,1]+F[2,j]*G[i,2]+F[3,j]*G[i,3]+....

    矩阵乘矩阵的法则:矩阵第m行与第n列交叉位置的那个值,等于第一个矩阵第m行与第二个矩阵第n列,对应位置的每个值的乘积之和。

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