线性代数:矩阵

一:含义

将一些元素排列成若干行,每行放上相同数量的元素,就是一个矩阵。这里说的元素可以是数字,例如以下的矩阵:

\mathbf{A} = \begin{bmatrix}
9 & 13 & 5 \\
1 & 11 & 7 \\
3 & 9 & 2 \\
6 & 0 & 7 \end{bmatrix}

二:特点

矩阵的一个重要用途是解线性方程组。线性方程组中未知量的系数可以排成一个矩阵,加上常数项,则称为增广矩阵。另一个重要用途是表示线性变换,即是诸如{\displaystyle f(x)=4x}之类的线性函数的推广。

矩阵表示一个线性变换。输入一个向量,输出一个向量

线性变换:1.变换后,空间直线依然是直线。2.空间原点保持固定位置不变

怎么用矩阵表示线性变换?

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变换前,向量i的坐标是[1,0],向量j的坐标是[0,1]

给空间施加线性变换,变换后

向量i的坐标是[1,-2],向量j的坐标是[3,0]

变换之前的空间里面,假设变换前向量[3,-5]的空间位置就是3[1,0] -5[0,1],为[3,-5]。任意一个向量[x,y],它在原来空间的位置就是xi+yj,为x[1,0] + y[0,1]。

原来的向量[x,y],经过变换后,在变换后空间的位置就是 x[1,-2] + y[3,0] = [1x+3y, -2x+0y]。

 

矩阵a,就表示了原来向量[x,y]在空间的一种线性变换。

 

例子:

绿色箭头是原始的向量i[1,0],橙色是原始的向量j[0,1]。一个向量[-1,2]按照矩阵,进行变换,变换后是什么样子呢?

变换后的位置向量就是 -1[3,1] + 2[1,2],按照向量的加法就是[-1,3],如下图中的位置

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