參考教材:Linear Algebra and Its application. David C.Lay的中譯版本《線性代數及其應用》第4版.
距離學《高等代數》的那段時間已經快兩年了,期間也有不時地返回頭複習,但是也多是爲了應付競賽等等的。現在,用本新教材,跟着新的編排思路,重新學學。
之前,上課的教材是《高等代數》北大版高教出版社。這本書是從基本的代數開始講起:比如一開始介紹整式、多項式等,大概是從第二章起從序的概念引入向量,之後漸漸開始矩陣等等的。編排思路很是令我咂摸不透啊……雖然已經過去兩年了,之後會再看看那本書(畢竟人家是各大高校複試的指定教材),再做博客。
這本書直接從線性代數講起,裏面有些大一學習《高等代數》沒想清楚的概念,在這裏簡單地記一下。
- 線性方程組的相容
是指該線性方程組至少有一組解;那麼,不相容就是該線性方程組是無解的。
- 行的初等變換
行的初等變換是可逆的。具體地,包括:倍加變換、對換變換、倍乘變換。
- 兩個矩陣行等價
是指,一個矩陣可以經過一系列行初等變換成爲另外一個矩陣。
- 矩陣的階梯型和簡化階梯型
階梯型(行階梯型)大概就是化簡到“一次只能下一個臺階”的地步。即在下圖中每次拐角只能下一個臺階。
在這一階梯型中,有幾個概念:
1. 先導元素:就是非零行最左邊的非零元,稱爲該行的先導元素,在上圖中,第一個“2”、“3“、”4“都是對應行的先導元素;
2.主元列:就是先導元素所在列,上圖中:第2,4,5列就是主元列。
簡化階梯型:在階梯型的基礎上,,將先導元素化爲1,再把先導元素頭上的非零元化成零元,通過初等行變換實現。簡化階梯型的好處是:方便寫出通解,容易看出誰是自由變量(非主元列對應的變量),誰是基本變量(主元列對應的變量)。上圖如果是係數矩陣的話,那麼就是基本變量,就是自由變量。
思考:主元列,是第一次聽說,我覺得,它的存在很好地標識了(矩陣列向量的)極大線性無關組。
看了 狗熊會 的一篇文章,對相似矩陣&相似變換有了新的認識,以下內容不完全是原創,參考資料就是狗熊會的那篇講相似矩陣的微信推送。
一般來說,空間中的向量可以看作是:起點是原點O的有向線段。而,線性變換,對應一個矩陣。
把向量,經過線性變換A,得到向量,就可以使用矩陣的語言表述爲:;
如果選用不同的基底去描述這個線性變換就會有不同的矩陣:
基底e1,e2對應的矩陣A能夠把向量a,變成,向量b,也就是:b = A*a
而在基底e1' , e2' 下對應的矩陣是B,能夠做到上面的變換,值得注意的是,這裏不能寫成:b = B*a。
這是因爲向量a 、b現在的座標還是在基底e1 、 e2之下的,需要將其換算成基底e1'、e2'下的座標。
(如何理解?在不同基底下,向量本身是沒什麼不同的,但是座標是不同的,這是因爲不同基底,意味着衡量單位不同,我是這麼想的)
假設基底e1、e2 和 基底e1' , e2'之間的過渡矩陣爲P,那麼,在基底e1'、e2'下,向量a、b分別是P*a、P*b。
於是,在基底e1' , e2' 下,對應的線性變換就是,(P*b) = B*(P*a),即P*b = B*P*a。最後一步:聯立這兩個式子,可以解得:,也就是矩陣A和矩陣B相似。