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线性代数导论(一)向量介绍

时间:2019-01-22 10:49:44      阅读:184      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:shu   绝对值   组合   一个   $$   14.   加法   img   near   

参考资料:《Introduction to linear algebra》4th edition by Gilbert Strang

网易公开课:http://open.163.com/special/opencourse/daishu.html  麻省理工公开课:线性代数

思考:

(一)相似矩阵是同一个线性变换的不同描述矩阵

(二)对象的变换等价于坐标系的变换(运动是相对的),如对于变换$Ma=b$,可以看作$Ma=Ib$,坐标系$M$和$I$类似于环境声明,$a$和$b$为相应坐标系下的坐标向量;求解上述变换可得$Ia=IM^{-1}b$,当坐标系声明均为$I$时,可得$a=M^{-1}b$

 

1. 线性组合:向量加法和标量乘法的组合

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其中,$c,d$为标量,$\mathcal{v},\mathcal{w}$为向量

2. 向量点积/内积:对应元素相乘后相加

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(1)点积为0,则表示两个向量相互垂直($\cos\theta=0$,夹角为90度

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(2)向量的长度:向量与自身点积的平方根

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(3)单位向量的长度为1,可以通过非零向量与自身长度相除得到

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(4)两个单位向量的点积即为夹角的余弦值(夹角小于90度为正,夹角大于90度为负)

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例如,当$\mathcal{u}$为单位旋转向量$(\cos\theta, \sin\theta)$,$\mathcal{i}$为单位向量$(1,0)$时,$u\cdot i=\cos\theta$;同时旋转$\alpha$,即$\beta=\theta+\alpha$,点积为$\cos\alpha+\cos\beta+\sin\alpha+\sin\beta=\cos(\beta-\alpha)=\cos\theta$

(5)当向量不是单位向量时,相应的余弦定理如下:

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由于$|\cos\theta|\leq 1$,可以得到施瓦茨不等式(内积的绝对值不超过长度的乘积)三角不等式(两边之和大于第三边)如下:

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注:三角不等式的证明如下

$$\parallel\mathcal{v}+\mathcal{w}\parallel^{2} = \parallel\mathcal{v}\parallel^{2} + 2\mathcal{v}\mathcal{w} + \parallel\mathcal{w}\parallel^{2} \leq \parallel\mathcal{v}\parallel^{2} + 2\parallel\mathcal{v}\parallel\parallel\mathcal{w}\parallel + \parallel\mathcal{w}\parallel^{2} =  (\parallel\mathcal{v}\parallel + \parallel\mathcal{w}\parallel)^{2}$$

当$\mathcal{v}=(a,b)$,$\mathcal{w}=(b,a)$时,施瓦茨不等式为:$2ab\leq a^2+b^2$;令$x=a^2, y=b^2$,可以得到几何均值$\sqrt{xy}$小于算数均值$\frac{1}{2}(x+y)$的结论:

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 3. 矩阵和向量的乘积可以看作是矩阵各列的线性组合

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4. 向量线性无关和线性相关

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线性相关的$n*n$方阵不可逆

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线性代数导论(一)向量介绍

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原文地址:https://www.cnblogs.com/hg-love-dfc/p/10301432.html

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