线性代数的本质5-行列式

  • 线性变换对面积产生改变的比例,称为这个变换的行列式
  • 一个二维线性变换的行列式为0,则说明这个线性变换将整个平面压缩到一条线,甚至一个点上,因为此时任何区域的面积都变成了0。
    所以只需要检测一个矩阵的行列式是否为0,就能了解这个矩阵所代表的变换是否将空间压缩到更小的维度上。
  • 完整概念下的行列式,是允许出现负值的,当整个平面在变换下进行了翻转,则行列式为负。
    另一种说法是根据i帽和j帽来考虑。
    在初始状态时,j帽在i帽的左边
    如果在变换后,j帽处于i帽的右边
    那么空间取向就被反转了,行列式为负值。
    但行列式的绝对值依然表示区域面积的缩放比例。

行列式在三维空间中的意义

  • 三维空间中行列式表示变换前后的体积的缩放比例。
  • 所以可以把行列式看作是三维空间中平行六面体的体积。
  • 行列式为0,则意味着整个空间被压缩为零体积,也就是一个平面或者一条直线,还可能是一个点。

负行列式在三维空间中的意义

  • 在描述三维空间取向的“右手定则”中,右手食指指向i帽方向,中指指向i帽方向,大拇指指向k帽方向。
  • 在线性变换后,如果依然可以做到右手定则,那么空间取向没有翻转,行列式为正;

    如果在线性变换后只能用左手实现,说明空间取向发生翻转,则行列式为负

如何计算行列式

  • 二维空间中的意义
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