矩阵的意义(2)

2019-09-01 16:40

带信息。为什么在程序设计中数组最简单,却又威力无穷呢?根本原因就在于此。这是另一个问题了,这里就不说了。

下面来回答第二个问题,这个问题的回答会涉及到线性代数的一个最根本的问题。 线性空间中的运动,被称为线性变换。也就是说,你从线性空间中的一个点运动到任意的另外一个点,都可以通过一个线性变化来完成。那么,线性变换如何表示呢?很有意思,在线性空间中,当你选定一组基之后,不仅可以用一个向量来描述空间中的任何一个对象,而且可以用矩阵来描述该空间中的任何一个运动(变换)。而使某个对象发生对应运动的方法,就是用代表那个运动的矩阵,乘以代表那个对象的向量。

简而言之,在线性空间中选定基之后,向量刻画对象,矩阵刻画对象的运动,用矩阵与向量的乘法施加运动。

是的,矩阵的本质是运动的描述。如果以后有人问你矩阵是什么,那么你就可以响亮地告诉他,矩阵的本质是运动的描述。(chensh,说你呢!)

可是多么有意思啊,向量本身不是也可以看成是n x 1矩阵吗?这实在是很奇妙,一个空间中的对象和运动竟然可以用相类同的方式表示。能说这是巧合吗?如果是巧合的话,那可真是幸运的巧合!可以说,线性代数中大多数奇妙的性质,均与这个巧合有直接的关系。 (待续)

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140楼 fyswords 2012-07-06 16:30发表 [回复]

直观很重要,没有感性认识直接抽象太难理解了。多谢楼主

139楼 Kaa1el 2012-07-05 18:11发表 [回复]

建议看看foundations of mathematics, 如数理逻辑(处理句与句关系)和集合论(处理个体), 100%的数学可以用命题逻辑谓词逻辑和公理化集合论来构造. 不够用?(因为哥德尔不完备性定理)

给集合论加公理!(例如范畴论的Tarksi-Grothendieck公理用来处理inaccessible cardinals). 所以几乎所有的数学概念其实都是一个个集合, 数字咯空间咯函数咯关系咯变换咯通通是一个个特殊的集合而已...

我们是可以给数学概念一个个形象的物理解释, 但不是所有的都能这么做, 毕竟所有的概念都只是抽象符号变换, 想通这一点数学就容易学很多.

138楼 guoshuai1314 2012-03-24 11:02发表 [回复]

学习一门学科,就要从形上把握,数学这门学科在我的思想中,一直都是形象的

137楼 guoshuai1314 2012-03-24 11:00发表 [回复]

孟老师提到的对于矩阵转置运算AT,有(AB)T = BTAT,对于矩阵求逆运算A-1,有(AB)-1 = B-1A-1。两个看上去完全没有什么关系的运算,为什么有着类似的性质?这仅仅是巧合吗? 这个问题应该没有直观的理解。。。

再说了,提出问题来不解决那不是让我认为你是个只会扯D的人吗?

那个相似矩阵的直观理解其实是非常简单的,有幸看到我解释的人幸运了。下面我开始说: 描述一个线性变换我们需要两个要素,一个是基,另一个是线性变换A,A右乘P是变为了在原基下新基的线性变换,左成P-1是将基变换为新基,这样就完全变化为了新基下的线性变换。

136楼 a4441021 2012-01-18 18:20发表 [回复]

写的很好,确实下功夫了.

135楼 shifangda 2011-11-16 19:10发表 [回复]

看完第一篇我就泪流满面了!男生们一下子集中起了注意力。我们的线代教授是女的,我明明需要一头猪的照片,她非要用800字作文来写那头猪,口头禅是“这个要记牢了!”“考试会经常用到它”云云。硬着头皮算是勉强做得出题,可我做它干甚啊!!!我相信有很多新生就在这样的课堂上自己杀掉了自己的求知欲。我也快了

134楼 huxiongge 2011-10-24 12:59发表 [回复]

写的真好

133楼 tonggs1983 2011-10-01 00:51发表 [回复]

收藏 132楼 super_chris 2011-09-01 19:40发表 [回复]

一下午的时间看完了三篇,收获很大。虽然有些地方还是觉得稍显模糊。谢谢您的文章。总之很和我的口味。

131楼 cqsjnhustccrdi 2011-08-24 10:01发表 [回复]

写的太好了,深有体会,当时学矩阵论的时候完全是硬塞,根本不知道其现实意义是什么,到后来学结构动力学的时候才知道原来矩阵论是这么用的,但是基础都已经忘光了,关键就在于学矩阵论的时候是鹦鹉学舌,根本没有理解其本质代表了什么

130楼 fancsky 2011-08-10 13:52发表 [回复]

我觉得醍醐灌顶,看来我还是的无看看gilbert strang的视频 129楼 aaafan 2011-04-18 16:20发表 [回复] 搞什么150字限制,脑残的csdn。 128楼 aaafan 2011-04-18 16:19发表 [回复] [引用] [举报]

第四、这样的尝试是非常好的,得到很多网友支持和赞同最大的原因是数学教学的落后,尤其是教材的落后。这一点matrix67最近的博文有解释。

127楼 aaafan 2011-04-18 16:19发表 [回复]

第二、作者的眼界还是比较窄的,矩阵和transformation之间的联系,以及这种联系在图形学上的应用,都早已经有了很好的解释和例子。

第三、建议那些看到这篇文章仍然觉得醍醐灌顶的人,可以去看看mit教授gilbert strang教授的视频,绝对不会让你们失望的。

126楼 aaafan 2011-04-18 16:19发表 [回复]

曾经我看到这篇文章也觉得醍醐灌顶,茅塞顿开。

离我看这篇文章大概过去三年了,现在我来反思当初的感受。

第一、国内的线性代数教学实在是太烂了,有多少人是跟我一样从行列式、逆序数学起的。。。

125楼 cjaizss 2011-02-09 14:42发表 [回复]

数学是分层次的,是先有直觉的理解,再有抽象的升华。在数学分析中,开集并非最基础概念。但到了泛函/拓扑呢?开集作为最基本概念了。什么叫基础概念?那对于数学来说,实际上是在本学科中不需要解释的概念。这一点,对于数学没有深入了解的人可能不太理解。 只是,我真不希望半瓢水也出来误人子弟。

124楼 cjaizss 2011-02-09 14:24发表 [回复]

我的天啊,你真的不要误人子弟了。我求求你了。 不懂数学就算了,不懂数学还要出来乱说,真该掌嘴

123楼 lxduan 2010-10-23 16:05发表 [回复]

感谢楼主对用矩阵描述运动的解释。但是楼主罗列的好几个蓝色字体的问题并没有在(一)、(二)和(三)有针对性的具体阐述。很想听听楼主对这些巧合的看法。谢谢

122楼 kolen3 2010-10-02 13:28发表 [回复]

有独特的视角,有独立的思考,有大师的风范!

121楼 wenyang1989 2010-09-30 22:03发表 [回复]

思想很深刻,诚如作者所说,是数学家牺牲掉了直觉。

其实很多人认为,数学要靠直觉引导方向。魏尔斯特拉斯的讨论班上不相信直觉,只相信论证,不知道是不是对数学的这种只认证明的“务实态度”起了推动作用。

丘成桐先生就钦佩物理学家的直觉,其实在牛顿莱布尼茨创立微积分时,物理数学还不分家,到现在数学几乎脱离直观,估计也跟数学家追求的“纯粹”有关。

可是,对于数学工作者而言,能把先人的工作理解弄懂就很费事了,所以将本来也许很清楚的数学中概念的来源忽略掉,应该也可以理解。现在楼主以及很多与楼主类似的人,希望补上这个缺憾,无疑是件极有意义的事。

120楼 匿名用户 2010-06-23 14:58发表 [回复]

说真的,这篇文章糟透了。语言叙述的繁琐先不管,内容编排上根本是混淆了很多概念。所以,不适合初学者阅读。就把国内的《工程数学线性代数》看看,还有把高中课本上的向量那章认真看看。

最好再看下集合论(就是计算机系的《离散数学》),或者了解下C++的类和操作符重载。

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这里我简单讲一下,狭义的向量,矩阵,广义的向量。(这三个不是一种东西!)

- 狭义的向量,就是具有方向和大小的量,它是几何量,可以复习一下高中物理和数学。 - 矩阵就是一个2维数组。可以对矩阵做一些运算,如+, - , *

- 广义的向量,用C++及泛型的语言来说,是具有某种规格(先不管是什么规格)的接口的类。 狭义的向量符合这个规格,是广义的向量的一种。

- 线性变换:就是线性函数,即函数 F 满足 F(kx) = kF(x) 以及 F(x+y)=F(x)+F(y)

- 狭义的向量的线性变换:就是对狭义的向量做线性变换,即一个线性函数,它的参数和返回值都是狭义的向量。

- 广义的向量的线性变换:就是对广义的向量做线性变换,即一个线性函数,它的参数和返回值都是广义的向量。

矩阵的一些性质,在形式上和狭义的向量,广义的向量,以及广义(狭义)的向量线性变换的某些性质相同,

所以人们往往借用矩阵来表示它们。 此外还有一点,人们常常混淆以下概念:

n个实数, 1*n 或 n*1 个实数组成的矩阵,狭义的向量,狭义的向量的坐标 并且,它们都可以被称为是欧式空间(R^n)。

Re: kissbaby2010 2012-07-07 09:45发表 [回复]

很明显你的思想境界跟作者差的有一万八千里那还是侮辱了这个词,回去好好准备考试吧回复匿名用户:

Re: netskl2423 2010-09-28 22:37发表 [回复]

回复匿名用户:这不是对数学概念的阐述,是对一种事物的思考

119楼 匿名用户 2010-06-15 18:45发表 [回复]

太精辟了!

118楼 匿名用户 2010-06-08 16:58发表 [回复]

膜拜啊!

大学出来都有5年了,到今天才有Space这么个概念

117楼 匿名用户 2010-04-10 17:34发表 [回复]


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