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麻省理工学院 - MIT - 线性代数(我愿称之为线性代数教程天花板)

2023-07-06 18:19 作者:壹虚居士  | 我要投稿

方程组的几何解释


1.01方程组的几何解释 P1 - 03:32


分离系数、变量和结果(分别写作矩阵的形式),就可以将线性方程转化为:

Ax=b

从而可以得到在平面直角坐标系上满足方程的直线:

对于第一个线性方程2x-y0=来说,x=0时y=0,且x=1时y=2,此时得到一条直线:

这条直线就是第一个方程2x-y=0的解,这是显而易见的初中知识,同理,第二条直线也可以在平面直角坐标系中作出:

发现两条直线交于(1,2),这个点同时满足两个线性方程.

然而,列图像(column picture)才是重点:

这个方程的目的,是寻找两个向量正确的linear combination:

linear combination of columns.

这就把线性方程和向量的知识结合起来了.

x,y两个变量,实际上就是两个向量的伸长或收缩倍数

啊,多么美啊。新世界交响曲!

下面是三元的情况.

现有三个线性方程组:

row picture是一种方法,column picture是另一种更重要的方法.

矩阵形式,使问题简化.

三个未知数,能够写出一个3x3矩阵,这就是三个方程的简化形式. 显然有列3=列1+列2.

对于刚才的两个方程组成的二元方程组来说,所有解的图像构成一个平面;在三元方程组中,任意二元也都有一个解平面.

(上面的黑板)

下面又是column picture的环节column picture的环节:

(下面的黑板)

每个向量均为三维向量.

这就是大家在高中熟悉的立体建系.

消元法elimination

Can I solve Ax=b for every b?

= Do the linear combinations of the columns fill 3 dimensional space?

这个问题引出了矩阵的秩的本质,确定维度.

在Ax=b中,A乘以x,矩阵乘以向量.

在上述例子中,答案是yes.但这有又出了另外一个问题:

When would I not be able to produce some b off here?

Singular case(奇异情况)这种情况下,矩阵不可逆,答案是No.


关于矩阵可逆的说明(弹幕):

矩阵可逆,即说明该矩阵可以通过一系列基础变换得到单位矩阵,同时单位矩阵可以通过一系列基础变换得到任意矩阵.


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