学习笔记: 线性代数-矩阵的概念与基本运算

简介: 线性代数个人学习笔记

向量 是对数的拓展,一个向量代表的是一组数; 矩阵 是对向量的拓展,一个矩阵代表的是一组向量。
矩阵形式的4种应用: 数据记录表,系统,变换函数和空间。

当矩阵 表示对一个系统的描述,因为系统可以通过方程组描述系统内成员变量的关系,方程组构成系统的描述矩阵,通过方程式可以求解系统的最优解。
矩阵可以表示一个系统的描述

矩阵与向量的乘法中$T \cdot \vec {u} = \vec {v}$,列向量$\vec {u}$左乘矩阵$T$转换成了列向量$\vec {v}$这种形式,矩阵$T$可以理解成是列向量$\vec {u}$的转换函数,类似数字的函数形式($f(x)=y$)。

矩阵的基本运算:

  • 矩阵数乘 : $k \cdot A \rightarrow$ 图形学上理解为对不同分量进行$k$倍缩放;
  • 矩阵矩乘 : $T_{m*n} \cdot A_{n*k} = B_{m*k} \rightarrow$图形学上理解为对不同分量进行函数运算的不等倍变换。 矩阵乘法形式中,左乘矩阵$T$看作向量的处理函数,则被$T$变换的列向量构成右乘矩阵了$A$,矩乘结果是矩阵$A$的每个列向量由$T$变换后组成了矩阵$B$(如下图示):
    矩阵本质还是在进行列向量的变换
  • 矩阵的幂:只有方阵才有幂,$A^k = \{A \cdot A \cdot A \cdots A\}_k, k \geq 1$
  • 矩阵转置:行向量与列向量的相互转换,$A=(a_{ij}) \rightarrow A^T=(a_{ji})$,性质:① $(A+B)^T = A^T+B^T$;②$(A \cdot B)^T=A^T \cdot B^T$
  • 旋转变换矩阵$T$
    $T = \begin{bmatrix} cos \theta & sin \theta \\ -sin \theta & cos \theta \end{bmatrix} \rightarrow T \times P = (x^{'} , y^{'})^T $
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