09、基变换
矩阵变换其实就是由基向量变换形成的,也就是之前第三、四章写的内容。
1、在一个坐标轴,向量都由基向量
变换组成,向量[xy]\left[ \begin{matrix}x \\ y \end{matrix} \right][xy],中x,y只是记录变换的数值,其实就是[x∗iy∗j]\left[ \begin{matrix}x*i \\ y*j \end{matrix} \right][x∗iy∗j]
2、所以,线性变换,相当于只是基向量的变换
,向量没变。例如变换为[abcd]\left[ \begin{matrix}a&b \\c&d \end{matrix} \right][acbd],基向量变成[ac]\left[
\begin{matrix}a \\ c \end{matrix} \right][ac][bd]\left[\begin{matrix}b \\ d \end{matrix} \right][bd]那么还是一样,
这个向量就是[axbycxdy]\left[ \begin{matrix}ax&by \\cx&dy \end{matrix} \right][axcxbydy]。
3、我们最终的目的,就是不管矩阵怎么变换,都换算成常规的坐标系表示。
下面是用其他基向量表示的矩阵变换,整个计算式,其实是用不同的坐标系描述同一件事:
10、 特征向量与特征值
特征向量
就是矩阵变换后还留在同一空间的向量,如下图的两条线。其实在三维上,就是转动的轴
。
特征值
就是变换后的倍数
但是在二维转换,不一定有特征向量。
那么特征向量就是说,对于矩阵AAA,存在一个向量V⃗\vec VV,在进行转换后,只是进行拉伸就是λ\lambdaλV⃗\vec VV,然后:
其实,倒数第二步,说明V⃗\vec VV在变换之后为0,得出最后的结论是行列式是0。其实也是说矩阵A−λIA- \lambda IA−λI的列向量是线性的
对角矩阵
,其实就是说所有基向量都是特征向量
由于对角矩阵的计算比较简单,例如计算幂,所以,对转换后的矩阵计算,可以将特征向量作为基向量,计算后再变换回来。
11、抽象向量空间
比如,函数也是向量,某些函数也是线性的。例如求导、微分。
二维矩阵变换的规定,就是这两条规定在二维的体现,这样就可以用基向量表示矩阵变换。
下面准备用矩阵描述求导:
首先表示空间为全体多项式
然后,将未知数x的不同次幂作为基向量
导数就是下面的矩阵变换(无限多项):
线性代数和函数的不同命名:
所以,向量是非常多不同的东西,叫做向量空间:
只要符合如下公理,就可以进行向量加法和数乘: