chapter7 点积与对偶性

这篇博客探讨了点积的几何意义,通过线性变换和对偶性的概念解释了为什么点积与向量的投影相关。内容涉及到二维向量在斜向数轴上的投影,展示了点积如何定义一个线性变换,并且提到了投影矩阵的计算。作者通过实例帮助理解点积的可交换性和其在几何空间中的深层含义。

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  1. 这里写图片描述,相同维数的向量才能进行点积。

  2. 虽然引入点积的标准方法只需要向量的基础认识即可,但是要进行更进一步的理解点积所发挥的作用,只能从线性变换的角度才能完成。

  3. 将向量w朝着过原点和?????

  4. 究竟为什么点积这一运算过程,也就是对应坐标相乘并将结果相加,和投影有所联系?
    问题的答案源于对偶性。

  5. 这里写图片描述

  6. 之前不就说矩阵是一种线性变换么?向量也是矩阵的一种吧。这里写图片描述

  7. 那么我们可以发现1x2 matrices <-> 2d vector,1x2矩阵与二维向量之间有着微妙的联系。

  8. 但是点积的意义不止如此吧?(上面暗示了,从几何角度可以看到一些美妙的事情)

  9. 为什么点积是一种可交换运算呢?因为对偶性?

下面一段理解有难度
我来举个例子说明这种关系的重要性。

  1. 现在将数轴复制一份,然后保持0在原点,将它斜向放置在空间中。

  2. 现在考虑这样一个二维向量,它的终点落在这条数轴的1上,我们称之为这里写图片描述

  3. 如果将二维向量直接投影到这条数轴上,那么我们就这样定义了一个从二维向量到数的函数。

  4. 并且,这个函数是线性的,即直线上等距分布的点在投影到数轴后仍然等距分布。

  5. 这里说明一下,即便我们将这条数轴放在二维空间中,上述函数的输出结果还是数,而不是二维向量。

  6. 你应该把它看作是一个接收两个坐标并输出一个坐标的函数。

  7. 不过。这里写图片描述
    是二维空间的向量,而它碰巧有落在这条数轴上。

  8. 根据这个投影,我们定义了一个从二维向量到数的一个线性变换,所以我们就能找到描述这个变换的1x2矩阵(投影矩阵)。

  9. 为了找到这个矩阵,我们把这条斜着的数轴放大来看。

  10. 考虑变换后这里写图片描述的位置,因为他们就是矩阵的列。

  11. 两个向量点乘:就是将其中一个向量转化为线性变换。


难以理解吧?请看视频

好吧,大家下去感受感受。

继续3Blue1Brown的《线性代数的本质》(微信用户请点击阅读原文)


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