线性代数03

视频链接:https://www.bilibili.com/video/av15463995/?p=3
笔记参考:https://github.com/apachecn/18.06-linalg-notes/tree/master/03-%E4%B9%98%E6%B3%95%E5%92%8C%E9%80%86%E7%9F%A9%E9%98%B5

1 写在前面

第三课主要讲的是矩阵的乘法,同许多学校中的代数课上所讲不同的是,吉老师(视频链接中的那位老师)给出了列的线性组合以及行的线性组合这样的观点,这种观点对于理解矩阵乘法十分有帮助。除了矩阵乘法之外,还有讲到矩阵的逆以及其存在的条件和求解方法。因为视频是很早看的了,所以大部分的笔记来源于以上github的链接中。我十分推荐吉老师的线性代数课(∩_∩)

2 矩阵乘法

如果需要计算两个矩阵相乘的结果,你会想到几种不同的方法呢?
如果是我的话,就只能想出大学时期老师讲的那一种,也就是下面要说的第一种

2.1 最常见的求解方式

image.png
数学表达式为:
image.png

需要注意的是矩阵A的列数需要与矩阵B的行数相等。

2.2 线性组合的思想

线性组合的思想是我听这门线性代数课中最大的收获了,它会让我在计算一些简单地矩阵相乘的时候很快的得出相应的结果,并且能够更加深刻的理解解方程的思想。

2.2.1 列的线性组合

给出一个例子,如下图

这一部分如果不好理解的话,可以联想一下解方程组的情况
这下应该好理解了吧?那再上升一个难度,如果右边的矩阵不再是一个向量(认为[3 4 5]是一个向量),而是矩阵的时候,那么这种列的线性组合的思想是怎样的呢,也十分简单,请看下图。(我直接复制了那个github笔记中的图片,他们的笔记做的好棒呢)

也就是将矩阵B 中的每一列分解开来,B中的每一列与矩阵A相乘的过程是与之前一样哒,这样的话,只不过是多多增加一些运算,思想是一样的,如果你还没懂的话,给我发私信,包教懂:)

2.2.2 行的线性组合

有了之前的铺垫,行的线性组合的这种思想会容易接受许多,还是先来看一个矩阵相乘的例子

这一部分应该不难理解的,那么如果左边的相乘的矩阵不再是[1 2 7]这样的向量形式,而是一个矩阵的话,那么行的线性组合的思想是怎样的呢?
image.png
同理,将矩阵A中的每一行分来来看,取矩阵A中的每一行与矩阵B相乘得到C的每一行,就是把矩阵拆解来看,化简到我们会的那种情况,o( ̄▽ ̄)d

2.3 列乘行

第一种方法是A中每一行去乘B中的每一列, 现在变换一下思想,是不是也可以用A中的每一列去乘B 中的每一行呢? Yes!

2.4 分块相乘

如果有一些很大的矩阵,不方便运算,或者在某些区域存在着特定的性质,那么可以分块相乘。


3 逆矩阵

3.1 逆矩阵定义

image.png

如果矩阵不是方阵,它存在左逆和右逆,且左逆和右逆并不相等,不符合定义中的逆矩阵唯一性的要求。


image.png

3.2 逆矩阵求解

image.png

高斯-若尔当法
image.png

如果理解一下这个过程,就可以给出这样的解释:虚线左侧的矩阵A经过一系列的变换得到单位矩阵,那么这一系列的变换可以理解为乘了A的逆,而虚线右边的单位矩阵在经过一些的变换之后也相当于乘了一个A的逆,所以变换完之后虚线右边的矩阵就是A的逆。

后记

感谢github上的apachecn组织,他们做了一些非常cool的工作,我的笔记大部分摘自他们,感谢这些可爱的人,希望有机会加入其中!

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