线性代数的本质学习日记01-04

本文介绍了线性代数的基本概念,包括标量与向量的关系、向量的线性组合及张成的空间概念。此外,还详细解释了线性变换的本质,即如何通过变换矩阵来实现对向量的操作,并讨论了线性变换对二维空间的影响。

数字即标量 标量与向量

  • 将每一个左边看作一个标量
    每一个标量拉伸或者压缩一个向量
    每当我们用数学描述向量时,它都依赖于我们正在使用的基
    对二维平面的基“缩放向量并且相加”

  • Linear combination

  • The “span” of v and w is the set of all their linear combinations.
    张成的空间
    二维向量的集合或者终点落在一条直线上的向量的集合(共线)

  • 用向量的终点代替该向量(它的起点仍然位于原点)
    以上对二维空间的两个向量:该平面本身或者该直线

  • v and w are “Linear dependent”:即对张成空间无作用

矩阵和线性变换

  • Linear transformation
    向量输入>>L(v)>>向量输出
    类似于Linear function 函数

  • Linear
    直线依旧是直线
    原点保持固定
    得到>>网格线保持平行且等距分布 Gird lines remain parallel and exenly spaced.
    得到>>有变换前ij确定的线性组合,那么变换后的向量v也是变换后的ij的同样的线性组合。

  • 一个二维线性变换仅由四个数字确定
    变换后i的两个坐标
    变换后j的两个坐标

  • 如果变换后的i和变换后的j是线性相关的
    线性变换将整个二维空间挤压到它们所在的一条直线上
    即两个线性相关的向量所张成的一维空间。

矩阵乘法与线性变换复合

  • “Composition”:First rotation then shear 先旋转后剪切
    [剪切矩阵][旋转矩阵][输入变量]=[复合矩阵][输入变量]=[输入变量]
    从右到左计算(如函数f(g(x))=y)

  • 矩阵结合律:(AB)C=A(BC) 括号与结果无关
    因为即为将同样的三个变换用同样的顺序依次作用
    C>>B>>A

  • 附注一:三维空间中的线性变换

内容概要:本文系统介绍了算术优化算法(AOA)的基本原理、核心思想及Python实现方法,并通过图像分割的实际案例展示了其应用价值。AOA是一种基于种群的元启发式算法,其核心思想来源于四则运算,利用乘除运算进行全局勘探,加减运算进行局部开发,通过数学优化器加速函数(MOA)和数学优化概率(MOP)动态控制搜索过程,在全局探索与局部开发之间实现平衡。文章详细解析了算法的初始化、勘探与开发阶段的更新策略,并提供了完整的Python代码实现,结合Rastrigin函数进行测试验证。进一步地,以Flask框架搭建前后端分离系统,将AOA应用于图像分割任务,展示了其在实际工程中的可行性与高效性。最后,通过收敛速度、寻优精度等指标评估算法性能,并提出自适应参数调整、模型优化和并行计算等改进策略。; 适合人群:具备一定Python编程基础和优化算法基础知识的高校学生、科研人员及工程技术人员,尤其适合从事人工智能、图像处理、智能优化等领域的从业者;; 使用场景及目标:①理解元启发式算法的设计思想与实现机制;②掌握AOA在函数优化、图像分割等实际问题中的建模与求解方法;③学习如何将优化算法集成到Web系统中实现工程化应用;④为算法性能评估与改进提供实践参考; 阅读建议:建议读者结合代码逐行调试,深入理解算法流程中MOA与MOP的作用机制,尝试在不同测试函数上运行算法以观察性能差异,并可进一步扩展图像分割模块,引入更复杂的预处理或后处理技术以提升分割效果。
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