附注2-非方阵
在这个小测验里,我让你们求一个2x3矩阵的行列式。
让我感到非常可笑的是,你们当中竟然有人尝试去做。
——摘自mathprofessorquotes.com,作者佚名
- 讨论不同维数之间的变换是完全合理的,比如一个二维向量到三维向量的变换
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同之前一样,如果网格线保持平行且等距分布,并且原点映射为自身,就称它是线性的
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这里所展示的,左侧为输入空间,也就是二维空间,右侧为输出空间,也就是变换后的空间
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值得强调一点,输入的二维向量与输出的三维向量是完全不同的 “物种” ,它们生活在没有任何关联的空间当中
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用矩阵代表这样一个变换则和之前的方法相同,找到每一个基向量变换后的位置,然后把变换后基向量的坐标作为矩阵的列
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比如说,现在看到的是一个变换后的空间,这个变换将i帽变换到坐标(2,-1,-2),j帽变换到坐标(0,1,1)
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注意一点,这意味着代表这个变换的矩阵是三行两列的,用术语来说,这是一个3x2矩阵
- 这个矩阵的列空间,是三维空间中一个过原点的二维平面。但是这个矩阵仍然是满秩的,因为列空间的维数与输入空间的维数相等
- 所以当你看到一个3x2矩阵的时候,你就会明白它的几何意义是将二维空间映射到三维空间上。因为矩阵有两列表明输入空间有两个基向量,有三行表明每一个基向量在变换后都用三个独立的坐标来描述
\[\left[
\begin{matrix}
3 & 1 \\
4 & 1 \\
5 & 9
\end{matrix}
\right] \
\]
- 类似的,当你看到一个两行三列的2x3矩阵时,你觉得它代表什么?
\[\left[
\begin{matrix}
3 & 1 & 4 \\
1 & 5 & 9
\end{matrix}
\right] \
\]
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矩阵有三列表明原始空间有三个基向量,也就是说原始空间是三维的。有两行表明这三个基向量在变换后都仅用两个坐标来描述
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所以它们一定落在二维空间中,因此这是一个从三维空间到二维空间的变换
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你还可以有二维空间到一维空间的变换
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一维空间实际上就是数轴。所以这样的变换接收二维向量,然后产生一个数
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因为空间的挤压,在这里考虑网格线保持平行且等距分布显得有些混乱,所以在这种情况下,形象理解线性性质的含义就是说:如果在一条直线上有一系列等距分布的点,在映射到数轴之后,它们将保持等距分布
- 这样的变换由一个1x2矩阵表示,而这个矩阵的两列都只有一个数,这两列分别代表了变换后的基向量,而它们都只需要一个数字,即变换后基向量在数轴上的位置