【线性代数的本质】行列式、逆矩阵、秩

前言

回首大学阶段学习,我学习线性代数更多的是在数值计算上,在几何上的理解较少。线性代数的学习要有几何上的直观理解作为基础,否则在研究领域上专研时会捉襟见肘

行列式

行列式表示线性变换的缩放比率

通过检验行列式是否为0,能够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。从上一节“矩阵和线性变换”,行列式为0,那么矩阵的列是线性相关的。

逆矩阵

线性方程组

A逆的核心性质在于 A逆乘以A等于一个 “什么都不做” 的矩阵

当变换的结果为一条直线时,结果是一维的,称变换的秩为1

当变换的向量落在某个二维平面上,称变换的秩为2

秩代表着变换后空间的维数

比如说对于2×2的矩阵,它的秩最大为2,意味着基向量依然能张成整个二维空间。

如果一个三维变换的行列式不为零,变换结果仍旧充满整个三维空间,那么它的秩为3

矩阵的列空间:所有可能的变换结果的集合

矩阵的列表示基向量变换后的位置,这些变换后的基向量张成的空间就是所有可能的变换结果。换句话说,列空间就是矩阵的列所张成的空间。所以更精确的秩的定义是列空间的维数。

当秩达到最大值时,意味着秩与列数相等,称之为“满秩”

零空间

对方程组来说,当向量v恰好为零向量时,零空间给出的就是这个向量方程所有可能的解。

视频:线性代数的本质