第10课 四个基本子空间

4个基本子空间由以下组成:

  • 列空间:C(A)R^mm维空间
  • 零空间:N(A)R^nn维空间
  • 行空间:C(A^T)A的行的所有组合,在R^n​
  • 左零空间:N(A^T)A转置的零空间,在R^m

基:从基出发构建R^nR^m

4个子空间

维数:?(待补全)

C(A) N(A) C(A^T) N(A^T)
主列 一组特殊解,n-r
维数 r n-r

n维空间中存在2个维数,一个是r维的子空间(行空间),另一个是n-r维的零空间

m维空间中存在2个维数,一个是r子空间(列空间),另一个是m-r维的左零空间

C(\underbrace{R}_{行最简})\neq C(A)

一组基,对于A还是R来说都是行最简形,R的前r行(秩个数),不是A的前r

\underbrace{\begin{bmatrix}-1&2&0\\1&-1&0\\-1&0&1\end{bmatrix}}_{E} \underbrace{\begin{bmatrix}1&2&3&1\\1&1&2&1\\1&2&3&1\end{bmatrix}}_{A}= \underbrace{\begin{bmatrix}1&0&1&1\\0&1&1&0\\0&0&0&0\end{bmatrix}}_{R}

怎样的线性组合使A的行向量结果为0。

  • 例如求矩阵的左零空间,就试着寻找一个产生零行向量行组合
  • 假使求矩阵的零空间,找一个产生零列向量列组合

A的各行都是行基的线性组合,为什么此基的生成空间是行空间?

  • 行空间在行最简形式R​中以最佳形式表现出来

N(A^T): 如果A^Ty=0,那么向量y就在A中的转置矩阵的零空间里,这表示矩阵乘以列向量等于一列零向量

矩阵的自由变量以及特殊解(对AX=0而言)

A化简为R的步骤,能揭示左零空间的秘密:

rref\begin{bmatrix} A_{m*n} & I_{}m*m\end{bmatrix} \rightarrow \begin{bmatrix}R_{m*n}&E_{m*m}\end{bmatrix}

E_{n*m}记录A的第步消元变换,行初等变换。

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