矩阵

https://open.163.com/movie/2011/6/D/K/M82ICR1D9_M83C881DK.html

什么是矩阵?就是数组

矩阵的加法减法

  • 直接对应位置做加减法

矩阵的乘法

  • 3 times 6 plus 4 times 8
    AB 和 BA 乘积不相同如何理解呢

行向量* 列向量
什么是乘积

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矩阵的除法 逆矩阵、矩阵的逆

单位矩阵 、方矩


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A * 1/A = 1(单位矩阵)

22矩阵的逆
2
3矩阵的逆

矩阵的行列式、矩阵的余子式、求A的逆矩阵

矩阵法求解方程组

可以用来解二元二次方程组,把方程组转化为矩阵,逆矩阵的重要性

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矩阵法求向量组合

向量组合被转化为方程组


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撕开问题的面纱,发现他们是同一类问题。找到求解的新方法。

奇异矩阵

A矩阵的行列式为0的时候,没有逆矩阵。

高斯消去法
用于计算逆矩阵

向量

向量的加法、减法、乘法在坐标系中有什么体现
加、减法就是向量组成的三角形,收尾相连的两条向量相加等于第三条向量。


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用向量集表示 一条直线。

三维空间 如何表示一个点,一条线,一个面?

线性组合 和 向量的span张成空间

线性相关 和线性无关

二维空间的向量集合,线性无关的可以span一个二维空间

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线性相关在二维空间意味着什么? 其中一个向量,可有由其他向量组合标示出来,也就是他们的和是0(他们的系数至少有一个不为0)。
线性无关在二维空间意味着什么?存在张成。

R2 至少2个向量组成张成空间????
R3 至少3个向量组成张成空间????? 2个可以张成一个R3空间么?

线性子空间

  1. 0在该集合内
  2. 向量元素*t的结果还在该集合内
  3. 集合内向量相加的结果还在集合内

线性代数——子空间的基

子空间的基——张成+线性无关
a basis for a set→a minimum set of vectors that spans the subspace

向量的点积和模长

向量的长度 的平方 等于该向量的点积(||A||平方 = A*A)

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点积和乘积的区别
乘积,用于矩阵相乘,表示为C=A*B,A的列数与B的行数必须相同,C也是矩阵,C的行数等于A的行数,C的列数等于B的列数。Cij为A的第i行与B的第j列的点积

点积,用于向量相乘,表示为C=A*B,A与B均为向量,C为标量,也称标量积、内积、数量积等。

向量的夹角

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||A|| * ||B|| > = (A* B)
A*B = ||A|| * ||B|| Cos$

R3中由点与法向量定义的平面

根据法向量 和 该平面其中一个点 ,求R3空间该平面的表达方式


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外积

???外积公式只能用在 R3空间???

外积可以得到AB的非零正交向量,也就是他们平面的法向量

dot product 点积 的结果是scale 标量
乘积
cross product 外积的结果是 新的向量

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外积与夹角正弦值的关系

R3空间中 向量外积 = 向量长度相乘 * 夹角正弦值


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点积和外积的比较

两个向量的外积是 这两个向量组成的平行四边形的面积

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矩阵行简化阶梯型 增广矩阵

用于处理多维矩阵。
??有个问题:在多维空间时,矩阵 和 向量 两个领域的交集在哪里???
????矩阵可以转化为向量运算么??????

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只有0 = 0 ,并且存在自由向量时,才存在无数个解

矩阵向量积

列向量的转置,变成了行向量,也就是矩阵的形式,所有矩阵用的乘积,本质上还是向量的点积,将矩阵中行向量逆转置为原始的列向量,变成向量相乘。好奇妙。原来矩阵乘法和 向量积是这样的关系


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矩阵零空间计算 the null space of A

求矩阵的最简式可以通过消元法。增广矩阵。将增广矩阵转化为行简化阶梯形

计算矩阵的零空间的方式,零空间,N(A) = SPAN([x1,x2,x3] [x1,x2,x3]) ,N(A) * A = 0`向量。A的零空间就是 A向量*B向量 = 0向量,B向量的集合就是A的零空间。
计算方式。

矩阵乘以向量是0向量 --> 增广矩阵 --> 行简化阶梯形 ---> 将N元一次等式转化为张成空间的表达方式?

算是学习了一种新方法,如何将N元一次等式转化为张成空间的表达方式?必须过哪些点?这些点组成的张成空间,就是表达式对应的空间

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零空间3-零空间与线性无关的关系

A* B = 0是线性无关的必要条件是 只有B向量为0时,等式才成立,所有要求A肯定是个无任何自由项,也就是从左上角到右下角为1,其他都为0的矩阵。

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如果A的零空间是0向量,说明A的行简化阶梯形是无自由变量的。比如只有对角线位置是1。

矩阵存在自由变量时,会有很多解

矩阵的列空间

就是 把矩阵的每一列看成一个向量,向量组成的空间,或者向量组成的Span()张成空间,属于自己的另一种表达方式

零空间与列空间

自由变量 和 主变量。存在自由变量代表有很多解
矩阵 的列空间

如何理解矩阵?矩阵和空间的关系?给出了一个新角度,也就是转化为列空间,由每一列组、成一个向量,有N列,怎对应N个向量,最后矩阵组成的空间就是Sapn(N),同时可以对Span(N)求证是否线性无关、线性有关的话可以去除哪些向量(尝试去掉多余的向量)?求空间的基底。这样来看待问题。

矩阵是空间么?是一个什么样的空间?矩阵的生成空间是啥?

列空间 矩阵的生成空间

证明任意子空间基底数目相同

dimension 维度

零空间的维数或零度

零空间的维数也叫零度。零度等于A空间行简化梯度性中自由列的个数,A空间的维数是主列的个数。两个正好是互补的。零度的计算方式是,求出零空间(NullSpace)。

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列空间的维数或秩

主元、主列、基底、非主列、线性独立就是线性无关的意思
Dim(C(A)) A的列空间的维数

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基底列和主列的关系

基底列 和 主列个数保持一致

证明候选基底确实张成C(A)空间

行简化梯度中的基底

函数的深入理解

定义域 值域 上域
向量值函数
实数函数 或者 标量函数

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线性变换

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满足线性的两个条件。1、满足分配率 2、满足乘系数不变。如果存在升次则属于非线性。N元N次方程。

矩阵向量乘法与线性变换

矩阵向量乘法 是满足 线性变换的

单位矩阵

集合的像 和 原像

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T(A)的像是 im(A)
T(逆-1)[A]

原像和核kernel的相关例子

有时候可以把转换T就看做是 那个矩阵(线性变换都可以重写为 一个矩阵*向量,向量是变量)。ker(T) = N(A) A就是那个矩阵空向量

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线性变换的矩阵加法运算和标量运算

加深了对 线性变换的理解,一个矩阵向量 。 T(x) = Ax。或者直接看成T = A即可。T就是那个矩阵,所以就有了 T(x) + S(x) = (T+S)x

线性变换的例子——放缩和映射

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例子中是能直接得到最终T的。如果思路是,把过程包含2部分,每部分对应一个T、S,就变成了T(S(x))。如何合并T\S为一个线性变换方程呢?

变换相加S+T,在空间中意味这啥?
分两种情况:变换相加 和 向量相加。T(x1+x2) 和 (T + S)(x1)

在R2空间下利用2阶矩阵表示旋转变换

反向求A矩阵时,可以借助矩阵的每一列的基向量。神奇。就这样旋转。借助基向量。也就是单位矩阵的每一列

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Rot(角度):R2 --> R2

在R3空间内做旋转

绕X轴旋转、绕Y、绕Z,分别对应三个转换完成3D的操作


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单位向量

长度永远是1的向量

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投影介绍

projection x向量在v向量上的投影


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投影到直线的矩阵向量积表示

投影到直接的转化式子是如何 改写为 线性组合(也就是矩阵向量积的方式)。思路都是借助非线性组合的表达式,通过对单位矩阵中每列基向量做转化,最终求得矩阵的方式得到的。

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线性变换的复合

T(S(x))复合后的也满足线性变换

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完全是人为的创造了一个概念。矩阵相乘就是线性变换的复合

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矩阵乘积范例

复合被定义了一个新的名字就是 A*B (矩阵相乘)


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但是计算好麻烦

矩阵乘法结合律

ABCD = A(BC)D

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矩阵乘法分配率

(A+B)C = AC + BC

逆函数 可逆性和f(x)=y解唯一性等价的证明

先确定是否有可逆性
f逆(f(x)) = I(x)
恒等函数

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因为是线性的 所以存在 唯一解

满射函数和单射函数

满射(映上onto函数) 就是上域等于值域
单射(one-by-one)就是 1对1的映射

映上和一对一和可逆性的联系

***可逆函数的上域和值域必须一致么?****

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增广矩阵的解存在三种情况,1. 无解,也就是最后一行全是零但是结果不为零 2.只有当为0时,才有唯一的解,也就是无自由项,全都是主列时 3.有自由项存在很多非0解,是线性相关的
基向量

逆函数必须满足两个条件。1、映上 2、一对一

一个变换是映上的判别方法

如果T是一个onto满射到Rm空间,那么T的rank秩必须是m,也就是T的基向量个数必须是m个,自由向量。T的矩阵张成的空间必须是Rm。

求Ax=b的解集 72 (没有看懂)

视频里只说了,A的零空间不为0零向量的情况,也就是A矩阵无法张成该空间。如果是0向量呢?如果可以张成一个空间呢?

齐次方程式就是求Ax= 0
非齐次方程式 A
x= b,是非齐次方程

矩阵进行1-1变换的条件 73(没有看懂)

特解是什么?

关于可逆性的简化条件

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A的行列简化式必须是一个 单位方阵

证明逆矩阵是线性变换

是线性变换就能写成 A*x向量的形式

逆矩阵的表达形式是
如何求出逆矩阵

矩阵可逆的条件
    可逆的条件是A满足(简化后增广矩阵是个单位方阵)
                1、映上。如何保证映上?
                2、一对一。如何保证1对1?
    (不太理解的地方)什么是可逆?为什么要满足以上条件?或者满足了有什么好处?
如何求出逆矩阵
    A*A(-1) = I(单位方阵)



# 寻求逆矩阵的求得方法
[ A | I ]  A变为I ,I变成的结果就是A'。
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