0 克莱姆法则的应用
与先前不同, 克莱姆法则的应用也许更贴近生活
在与卡西欧计算器朝夕相处的日子里,
其解线性方程组的速度让我大为惊叹(其实和其他大部分计算一样肉眼看起来都是秒出),
计算机(器)解方程组如此快的原因便是它们没有比较式子并消元的过程,
而是将线性方程组的求解过程化为了纯数值计算的过程,
这样的计算过程的依据就是克莱姆法则(也可能是高斯消元,
但是在这篇文章里依靠的就是克莱姆法则🙃因为其能够被从几何方向上解释)
1 克莱姆法则的几何解释
原则上, 大多数
个未知数 个方程
的方程都有唯一实数解, 我们不妨从维数较低的情况开始
考虑方程组:
用矩阵表达这一过程就是:
此时求解的过程就变为了求输入的 , 使得对其施加线性变换
后, 得到的是目标向量
简单提一下, 但不是这里的重点, 这里的 若不满秩,
则会出现无解或无穷解的情况,
取决于目标向量是否在压缩后的空间中, 具体见列空间与零空间,
下文中若无特别说明, 均满秩
也许注意力惊人的你想到了, 对于变换前, ,
只要使变换后仍旧满足目标向量 ,
就可以直接 ...
0 向量究竟是什么
这是一个很神奇的问题, 就像
为什么代表面前只有这样一堆东西一样. 对于我们来说, 一个 维的向量想要在空间中指出它的位置太难了,
空间是一个虚无缥缈的东西, 而若是将其写作 , 那么一个虚无缥缈的箭头立刻就显得可供计算,
变得可视了.
然而, 这似乎有些太过依赖坐标系(或是基的选择),
以及我们脑海中对于空间的想象.
来到行列式与特征向量,
它们所表达的对象本身并不随着坐标系而改变,
它们反应的都是空间本身的性质
因此, 用实数来表示向量确实能够较为形象地从一个角度来体现空间,
但是用实数表示向量却也磨灭了向量其空间性(但是不可否认的是,
坐标表示空间无疑是一种无可替代的方法)
1 函数与向量的关系
为方便起见, 函数与向量的维数均为2
考虑两个向量 和
, 以及两个函数() 和
与向量加法相同, 函数也可以直接相加: ; 而当 , 时, 有
容易发现函数的数乘与向量数乘也是一样的
由此, 向量与函数都已具备了线性性, 那么我们大胆推测:
向量中诸如零空间,
点积等所有具备向量特征的概念都可以被应用于 ...
0 线性变换中美美隐身的向量
考虑线性变换 , 可以发现所有在 轴上的向量
在变换后变为了 , 方向并没有发生变化, 长度变为了本来的
倍,
注意力惊人的你一定也发现了, 在直线 上的向量
在变换后变为了 , 方向依旧没有发生变化,
长度变为了原来的 倍
随便找一个其他的向量, 比如 ,
在变换后变为了 , 方向显然发生了变化
1 定义
那么自此就可以很容易地给出特征向量的定义: 线性变换后,
方向不变的向量
同时也可以给出特征值的定义: 线性变换后,
长度变化的比例, 显然特征值可以为负
这里插一句, 对于一个三维空间,
若这个空间绕着一根直线进行旋转(也是一种线性变换),
那么其特征向量显然在这条直线上, 特征值显然为
为什么要插一句这个呢? 因为今年(
年)的选择压轴题就是将一个正方体绕着其体对角线()旋转, 问C点经过几个卦限(其中
为原点), 但当时我一没学会这个,
二没完全学会面方程, 到导致没想出来解法, 如果能早那么一天学会特征向量,
这一切又会不会有所不同呢…
所以在这个故事告诉我们, 学习任何东西都要趁早,
书到用时方恨少!!!
2 特征向量与线 ...
AppImage 安装工具
在Linux系统上轻松安装和管理AppImage应用程序,提供系统级和用户级安装选项
功能特点
自动提取AppImage元数据
用户级安装(无需root权限)
系统级安装(整个系统可用)
自动创建:
桌面启动器 (.desktop文件)
应用程序图标
终端命令
冲突检测
安装方法
123git clone https://github.com/kanwuqing/appimage-installer.gitcd appimage-installerchmod +x install_appimage.sh uninstall_appimage.sh
使用示例
用户级安装(推荐) 1./install_appimage.sh ~/Downloads/MyApp.AppImage
系统级安装(需要sudo) 1sudo ./install_appimage.sh ~/Downloads/MyApp.AppImage --system
卸载应用程序(系统级卸载同样需要sudo)
1./uninstall_appimage.sh MyApp
工作原理
提取A ...
0 基变换
0.1 基变换的运算
如标题所指, 我们来研究对于同一个向量, 如何将其用不同的基向量表示
在线性代数基础中,
我们知道, 不同基向量的选择会导致空间网格方向和间距的变化,
其中不变的是空间原点的位置, 其表示任何向量与 相乘后的向量的位置
举个例子, 用 和 表示一个二维空间( 系), 另一个人 李先生 用 和 表示一个二维空间( 系), 那么在 看来, 向量 ,
在 看来, , 因此,
系中的向量 在
系中的表示为
敏锐的人已经发现了, ,
那么上述过程不就是将
系变换至 系的线性变换 作用于 上吗? 可是问题来了:
这个变换(矩阵)做的事情是将
系中的向量施加 系到 系的变换, 而其结果却显示的是将 系中的向量坐标用 系下的坐标来表示, 二者是不是反掉了?
事实上, 我们将变换应用于 的过程其实是直接将误解的 变换至其应在的空间位置;
而坐标变换与基变换本身是两个相反的变换,
我们可以说这个矩阵将
系变换至 系, 也可以说其将 系中的向量用 系来表示, 不妨验证一下:
对于 , ...
试一下亮绿色主题色, 看看会不会有啥变化
前置: 行列式
前置: 向量点积/对偶性
0 向量叉积基础
0.1 二维向量叉积的意义
在二维空间中, 表示
其张成的平行四边形的面积, 其中值的正负的判断与行列式的符号判断一致,
若 与 满足右手定则,
即右手大拇指指向
的方向后, 食指能够指向 的方向, 那么
的值为正, 否则为负
0.2 二维向量叉积的计算
当我们要计算 与
张成的面积时,
我们不妨将二者看作新的空间基向量, 此时所求值即为行列式
的值
1 向量叉积
如你们所见, 上文中的”叉积”和所谓的行列式计算没有任何本质上的区别,
真正的叉积的结果并不是一个数, 而是一个向量, 只不过,
其与上文中的”叉积”的结果关联紧密——其模长等于”叉积”的值,
且与做叉积运算的两个向量所在的面垂直
然而这样的向量一共有两个, 朝向相反, 此时再掏出右手,
并伸出拇指食指和中指, 然后有很多种判断方式, 比如 - 用拇指指向 的方向, 食指指向 的方向 - 用食指指向 的方向, 中指指向 的方向 - 无论如何,
保证表示叉积的后者的手指顺序在表示叉积前者的手指之 ...
0 向量内积的计算方法
高中的小知识
对于两个维数相同的的向量 和 , 他们的内积
举个例子, 和 , 那么他们的内积就是
0.1 内积的几何意义
依旧是高中的知识, 对于两个向量 和 , 其内积的几何意义就是
在 方向上的投影长度乘以 的长度
当 时, 和 垂直
当 时,
和 同向且平行(共线),
反之反向且平行(共线)
当 时, 和 夹角在 到 之间, 反之夹角在 到 之间
0.2 内积的交换律
我们从公式中可以知道,
也就是说, 将
投影到 乘以 的长度和将 投影到 乘以 的长度的结果是一样的
这听上去很反直觉, 接下来我们尝试解释:
当 时,
总能找到一条线, 使得
和 关于这条线对称,
此时使用内积的几何意义易证明交换律
此时保持二者方向不变, 并将 伸缩变换(数乘)至 ,
此时 在 方向上的投影长度变为原来的
倍, 那么可以得到
类似地, 在
方向上的投影长度不变, 但是 的长度变为原来的 倍, 那么可以得到
又因为我们已经证明了 ,
所以
1 向量内积与线性变换
还记得上一篇笔记中 ...
计算方法如高斯消元, 行阶梯形等先挖个坑
相比于线性代数能够帮助计算机操作空间的用途,
其在更广泛的领域得以应用的原因是其可以解线性方程组,
即元与元之间只有加法和数乘,
且这个方程组与矩阵的乘法可以互化, 举个例子:
考虑一个线性方程组:
可以转化为矩阵乘法:
1 逆矩阵
1.1 逆矩阵的引入
在上面这个式子中, 表示一种线性变换,
而这个方程则表示我们需要找一个向量 ,
其在变换后等于
对于这个问题, 若是将线性变换的过程颠倒,
那么我们只要计算颠倒后的线性变换应用在目标向量, 即
后的结果即可, 这个过程就是求逆矩阵, 而倒过来的线性变换就是 的逆矩阵
1.2 逆矩阵的定义
那么究竟什么是逆矩阵? 给出一个显然的定义: 对于矩阵 , 其逆矩阵 满足 , 其中 是单位矩阵()
(todo)怎么计算逆矩阵的笔记先挖个坑
有了逆矩阵, 我们就可以解线性方程组了, 对于方程组 , 其解为
1.3 逆矩阵的存在性
考虑这样一个方程组:
将其转化为矩阵乘法:
幼儿园大班就学过, 这个方程显然无解,
现在不妨从线性代数的角度来分析这个问题, 我们可以发现, 对于 ...
0 条件概率与全概率公式
0.1 条件概率
条件概率的定义感觉是建立在贝叶斯公式的基础上的,
但是这一章只介绍其意义, 公式由来在贝叶斯章节介绍
对于事件 , 表示在事件 发生的条件下事件 发生的概率, , 其中 表示事件 和 同时发生的概率, 当且仅当 和 独立时,
0.2 全概率公式
全概率公式是条件概率的推广, 对于事件 , 如果它们是完备事件组
(用人话说就是把所有可能情况不重不漏地分到 个不同的集合中去), 即 , 且两两互斥,
即 (), 则对于任意事件 , 其发生的概率就是其在 条件下的发生的概率之和, 其中 发生的概率为 , 即
上面都是开胃小菜, 接下来——
1 贝叶斯公式
1.1 公式和推导
贝叶斯的公式内容和推导其实十分简单:
1.2 反直觉的例子
考虑一个案例: 有一个人叫 , 他乐于助人, 容易害羞,
性格较为孤僻, 温柔且做事仅仅有条,
结构清晰且乐于钻研细节,
那么他是农民的可能性大还是是图书管理员的可能性大?
大多数人出于经验 (有些人觉得是理性)
会判断他更可能是图书管理员, 但这个判断实际上是非理性的.
这个问题(非 ...
半成品,
甚至都算不上, 只能算是提纲和极为粗糙的笔记, 待精修,
写在这里只是为了提醒自己还有这么一件事情
复数的几何意义基础
复数 对应平面上的点
或向量 。其模
表示点到原点的距离,辐角
表示向量与正实轴的夹角。复数的加减对应向量加减,乘法
表示旋转与伸缩(模相乘,辐角相加),除法类似。共轭 对应关于实轴的对称。
1. 定比分点
设点 对应复数 ,点 分有向线段 成定比 (),则
推导:由 得 ,解出 。
q ## 2. 点到直线的距离 直线过 、,点 。向量 ,。距离
或等价地
推导: 的模为 ,辐角为夹角 ,其虚部即 ,乘以 得 ,即距离。
3. 两直线夹角
直线 与 的方向向量分别为 ,。它们的夹角
满足
(取主值) 即两直线夹角等于它们方向向量商(复数)的辐角绝对值。
4. 相似
三角形 与
相似(对应顶点顺序一致)当且仅当存在非零复数 使得
这里
的模为相似比,辐角为旋转角。若顺序相反,则需考虑共轭。
5. 平行与垂直
设两方向向量 (复数)。 -
平行:(即商为实数)。 - 垂直:(即商为纯虚数,实部为0)。
6. 向量旋转 ...
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