矩阵的理解经典博客

矩阵理解一:https://blog.csdn.net/myan/article/details/647511

 

矩阵理解二:https://blog.csdn.net/myan/article/details/649018

 

矩阵理解三:https://blog.csdn.net/myan/article/details/1865397

 

关键结论:

1. 首先有空间,空间可以容纳对象运动的。一种空间对应一类对象。
2. 有一种空间叫线性空间,线性空间是容纳向量对象运动的。
3. 运动是瞬时的,因此也被称为变换。
4. 矩阵是线性空间中运动(变换)的描述。
5. 矩阵与向量相乘,就是实施运动(变换)的过程。
6. 同一个变换,在不同的坐标系下表现为不同的矩阵,但是它们的本质是一样的,所以本征值相同。

 

第三篇:

现在到了关键的一步。看上去矩阵就是由一组向量组成的,而且如果矩阵非奇异的话(我说了,只考虑这种情况),那么组成这个矩阵的那一组向量也就是线性无关的了,

也就可以成为度量线性空间的一个坐标系。结论:矩阵描述了一个坐标系。

        “慢着!”,你嚷嚷起来了,“你这个骗子!你不是说过,矩阵就是运动吗?怎么这会矩阵又是坐标系了?”

        嗯,所以我说到了关键的一步。我并没有骗人,之所以矩阵又是运动,又是坐标系,那是因为——

        “运动等价于坐标系变换”。

        对不起,这话其实不准确,我只是想让你印象深刻。准确的说法是:

       “对象的变换等价于坐标系的变换”。

       或者:

       “固定坐标系下一个对象的变换等价于固定对象所处的坐标系变换。”

       说白了就是:

        “运动是相对的。”        

 

        让我们想想,达成同一个变换的结果,比如把点(1, 1)变到点(2, 3)去,你可以有两种做法。第一,坐标系不动,点动,把(1, 1)点挪到(2, 3)去。第二,点不动,变坐标系,让x轴的度量(单位向量)变成原来的1/2,让y轴的度量(单位向量)变成原先的1/3,这样点还是那个点,可是点的坐标就变成(2, 3)了。方式不同,结果一样。

        从第一个方式来看,那就是我在《理解矩阵》1/2中说的,把矩阵看成是运动描述,矩阵与向量相乘就是使向量(点)运动的过程。在这个方式下,

       Ma = b

       的意思是:

       “向量a经过矩阵M所描述的变换,变成了向量b。”

        而从第二个方式来看,矩阵M描述了一个坐标系,姑且也称之为M。那么:

        Ma = b

       的意思是:

        “有一个向量,它在坐标系M的度量下得到的度量结果向量为a,那么它在坐标系I的度量下,这个向量的度量结果是b。”

 

  这里的I是指单位矩阵,就是主对角线是1,其他为零的矩阵。

        而这两个方式本质上是等价的。

        我希望你务必理解这一点,因为这是本篇的关键。

        正因为是关键,所以我得再解释一下。

        在M为坐标系的意义下,如果把M放在一个向量a的前面,形成Ma的样式,我们可以认为这是对向量a的一个环境声明。它相当于是说:

        “注意了!这里有一个向量,它在坐标系M中度量,得到的度量结果可以表达为a。可是它在别的坐标系里度量的话,就会得到不同的结果。为了明确,我把M放在前面,让你明白,这是该向量在坐标系M中度量的结果。”

       那么我们再看孤零零的向量b:

       b

       多看几遍,你没看出来吗?它其实不是b,它是:

       Ib

       也就是说:“在单位坐标系,也就是我们通常说的直角坐标系I中,有一个向量,度量的结果是b。”

       而  Ma = Ib的意思就是说:

       “在M坐标系里量出来的向量a,跟在I坐标系里量出来的向量b,其实根本就是一个向量啊!”

       这哪里是什么乘法计算,根本就是身份识别嘛。

 

       下面我们得出一个重要的结论:

        “对坐标系施加变换的方法,就是让表示那个坐标系的矩阵与表示那个变化的矩阵相乘。”

        再一次的,矩阵的乘法变成了运动的施加。只不过,被施加运动的不再是向量,而是另一个坐标系。

        如果你觉得你还搞得清楚,请再想一下刚才已经提到的结论,矩阵MxN,一方面表明坐标系N在运动M下的变换结果,另一方面,把M当成N的前缀,当成N的环境描述,那么就是说,在M坐标系度量下,有另一个坐标系N。这个坐标系N如果放在I坐标系中度量,其结果为坐标系MxN。

        在这里,我实际上已经回答了一般人在学习线性代数是最困惑的一个问题,那就是为什么矩阵的乘法要规定成这样。简单地说,是因为:

        1. 从变换的观点看,对坐标系N施加M变换,就是把组成坐标系N的每一个向量施加M变换。

        2. 从坐标系的观点看,在M坐标系中表现为N的另一个坐标系,这也归结为,对N坐标系基的每一个向量,把它在I坐标系中的坐标找出来,然后汇成一个新的矩阵。

        3. 至于矩阵乘以向量为什么要那样规定,那是因为一个在M中度量为a的向量,如果想要恢复在I中的真像,就必须分别与M中的每一个向量进行內积运算。

原文:https://blog.csdn.net/myan/article/details/1865397

 

感谢作者!

posted @ 2019-07-09 21:24  静悟生慧  阅读(384)  评论(0编辑  收藏  举报