线性代数的学习和整理1:用EXCEL进行基础的矩阵计算

目录

1 写在最开始的话

EXCEL里计算线性代数的起点

心得

内容

2 EXCEL里矩形的加法

2.1  矩阵加法的性质

3 EXCEL里矩阵的减法

4 矩阵标量乘法/ 也称 数乘

4.1 矩阵的标量乘法的性质

5 矩阵点乘, 得到:点积/内积 ,使用mmult()

5.1 矩阵点乘规则

5.2  矩阵的乘法不符合交换性,不能交换次序,左乘 ≠ 右乘,A*B ≠B*A

6  矩阵求逆(逆矩阵)

6.1 不是所有的矩阵都可以求逆矩阵

7  带引号的“矩阵除法” (一般没有矩阵除法的说法,但可以这么理解)

8 矩阵叉乘


1 写在最开始的话

EXCEL里计算线性代数的起点

  • 线性代数以前学的不好,这次需要用到,就学习瞎
  • 这里先从EXCEL为切入点,先熟悉下EXCEL里得线性代数相关得内容, 比如矩阵得计算等,然后再重新切入线性代数的学习。
  • 下面只是纯粹应用于计算的整理,顺带整理了一些基本概念,也都是和计算比较相关的

心得

  • 如果是一个自己没学过,或者已经忘得差不多了没有知识体系框架的学科,最好的方法不是看支离破碎的一个个小文章,而是先整体学一遍,复习一遍然后再看一些小知识点。
  • 先做,做完了再思考怎么提高,动手之前别想那么多干就对了。

内容

  • 矩阵基本的加法,标量乘法,乘法等,都可以在EXCEL里计算

2 EXCEL里矩形的加法

  • 在EXCEL里需要用数组公式计算,选中多个单元格,输入数组公式即可。
  • 就是矩阵对应位置元素的相加,里面看起来类整数的加法,但还是不同
  • 但是不能像 数字那样相加,因为这是向量/矩阵的加法,是有方向性的

2.1  矩阵加法的性质

  • 交换律:矩阵加法可交换,虽然 A+B=B+A
  • 但意义和 数字 1+2=2+1不同
  • 从几何意义的角度,加法的可交换的性值是:看坐标系,表示从上面走先走b,再走a到达C,和从下面先走a,再走b到达C是一样的。

3 EXCEL里矩阵的减法

  • 一般不说矩阵减法,但原理上OK,EXCEL里计算也OK
  • 矩阵的减法和加法其实是类似的

4 矩阵标量乘法/ 也称 数乘

  • 在EXCEL里需要用数组公式,和加法一样,结果区域事先选好多个单元格,乘法的乘数,直接选择2个数组相乘即可,
  • 手动也可以计算
  • 就是  标量*矩阵对应位置元素,类整数的乘法

4.1 矩阵的标量乘法的性质

  • 可结合性: a*X={ax1,ax2,ax3.....axn]
  • 可交换性:  a*X=X*a

5 矩阵点乘, 得到:点积/内积 ,使用mmult()

  • 在EXCEL里,使用函数 mmult()+ 选择好生成矩阵的长宽区域+数组公式
  • 注意要提前计算好 目标矩阵的大小,比如 n*m矩阵* m*k的矩阵,结果是 m*k的矩阵

  • 向量/矩阵的点乘必须使用mmult()
  • 数组相乘得出的是这个乘法结果是对应位置的相乘得出的,不是矩阵的点乘结果

5.1 矩阵点乘规则

计算规则是:

  • 并不是任意2个矩阵都可以相乘
  • 只有形如 n*m矩阵* m*k的矩阵的矩阵才可以相乘,也就是前者的列数=后者的行数
  • aij= 矩阵1的第i行* 矩阵2的第j列的结果

本质规则

  • 是两个矩阵元素的投射形成的新矩阵

5.2  矩阵的乘法不符合交换性,不能交换次序,左乘 ≠ 右乘,A*B ≠B*A

  • 矩阵乘法要详细考虑次序,不能交换
  • A*B ≠ B*A
  • 矩阵乘法的具体公式:需要考虑展开,后面详细再说

6  矩阵求逆(逆矩阵)

  • 在EXCEL里需要使用函数 minverse()+ 选择好生成矩阵的长宽区域+数组公式
  • A*A-=I 标准矩阵

6.1 不是所有的矩阵都可以求逆矩阵

  • 并不是所有的矩阵都可以求逆矩阵
  • 特殊条件是:满秩的双射矩阵才可以求逆
  • 上面的例子(1,2,3;2,4,6;3,6,9)因为3个列向量都线性相关,所以不是满秩矩阵,是没有逆矩阵的。

7  带引号的“矩阵除法” (一般没有矩阵除法的说法,但可以这么理解)

  • ​这个除法实际只是一个类比,并不是真正的 矩阵除法!
  • 只是形如这种矩阵公式 A*?=C
  • 通过A*?=C ,求解?
  • ?=C*A-

这个题目的意思是:

如果知道 ,A矩阵*B矩阵=C矩阵

但是A矩阵已知,C矩阵也已知,如何求B矩阵?

A矩阵*B?矩阵=C矩阵

A*B?=C  那么B?=?    其实B=A-*C  而不是C*A-

  • 一定注意矩阵的次序,很重要!!
  • 正确的,B=A~*C,而且B !=C*A-
  • 错误的,B =C*A-
  • 因为如下推导
  1. A*B= A*A-*C   =I*C=C
  2. A*B= A*C*A-  !=C
     

8 矩阵叉乘

  • 暂时没找到EXCEL进行矩阵叉乘的方法

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