一维空间的投影矩阵
先来看一维空间内向量的投影:

向量p是b在a上的投影,也称为b在a上的分量,可以用b乘以a方向的单位向量来计算,现在,我们打算尝试用更“贴近”线性代数的方式表达。
因为p趴在a上,所以p实际上是a的一个子空间,可以将它看作a放缩x倍,因此向量p可以用p = xa来表示,只要找出x就可以了。因为a⊥e,所以二者的点积为0:

我们希望化简这个式子从而得出x:

x是一个实数,进一步得到x:

现在可以写出向量p的表达式,这里的x是个标量:

这就是b在a上的投影了,它表明,当b放缩时,p也放缩相同的倍数;a放缩时,p保持不变。
由于向量点积

在一维空间中,分子是一个2×2矩阵,这说明向量b的在a上的投影p是一个矩阵作用在b上得到的,这个矩阵就叫做投影矩阵(Projection Matrix),用大写的P表达:

推广到n维空间,a是n维向量,投影矩阵就是n×n的方阵。观察投影矩阵会法发现,它是由一个列向量乘以一个行向量得到的:
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