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人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间

来源:互联网 收集:自由互联 发布时间:2022-06-15
Hello,大家好我叫是Dream呀,一个有趣的Python博主,小白一枚,多多关照 ? 入门须知:这片乐园从不缺乏天才,努力才是你的最终入场券! 最后,愿我们都能在看不到的地方闪闪发光,


人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_原力计划


Hello,大家好我叫是Dream呀,一个有趣的Python博主,小白一枚,多多关照 ?

入门须知:这片乐园从不缺乏天才,努力才是你的最终入场券!

最后,愿我们都能在看不到的地方闪闪发光,一起加油进步

“一万次悲伤,依然会有Dream,我一直在最温暖的地方等你”,唱的就是我!哈哈哈~



第一章 线性空间

  • ​​1.1线性代数知识回顾​​
  • ​​一、向量​​
  • ​​1、向量的实际意义​​
  • ​​2、向量的线性运算​​
  • ​​3、向量的内积​​
  • ​​4、向量的长度​​
  • ​​二、向量组​​
  • ​​1、向量组的实际意义​​
  • ​​2、向量的线性表示​​
  • ​​3、向量组的线性相关​​
  • ​​4、向量组的线性无关​​
  • ​​5、向量组的极大无关组​​
  • ​​6、向量组的秩​​
  • ​​三、矩阵​​
  • ​​1.矩阵的意义​​
  • ​​2、特殊矩阵​​
  • ​​3、 矩阵的运算​​
  • ​​4、矩阵秩的计算​​
  • ​​四、线性方程组​​
  • ​​1.向量、矩阵与线性方程组的关系​​
  • ​​2.线性方程组解的判定(利用矩阵的秩讨论)​​
  • ​​3、 齐次线性方程组的解法​​
  • ​​4、 线性方程组的应用​​
  • ​​1.2 线性空间​​
  • ​​一、数域​​
  • ​​二、向量空间​​
  • ​​向量空间的基和维数​​
  • ​​三、线性空间​​
  • ​​四、 线性空间的基与维数​​
  • ​​五、线性子空间​​
  • ​​六、子空间的交与和​​

1.1线性代数知识回顾

一、向量

1、向量的实际意义

确定飞机的状态,需要以下6个

参数:

飞机重心在空间的位置参数 P(x,y,z)

机身的水平转角:

a

机身的仰角:

b

机翼的转角;

c

所以,确定飞机的状态,需用6维向量

a = (x, y,z,a,b ,c )

确定西瓜是好瓜还是坏瓜? 需要描述西瓜的特征

如下:

颜色:深绿、浅绿、浅白
根蒂:硬挺、稍卷
条纹:清晰、模糊
糖分:连续的值
西瓜:(深绿, 硬挺,清晰,1.2)

2、向量的线性运算

3、向量的内积

人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_线性方程组_02

4、向量的长度

人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_线性代数_03

二、向量组

1、向量组的实际意义

利用如下特征描述一车西瓜的特点,确定一车西瓜哪些是好瓜,哪些是坏瓜?

一车西瓜有若干个向量表示,构成向量组。

人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_原力计划_04

2、向量的线性表示

人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_python_05

3、向量组的线性相关

人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_线性代数_06

4、向量组的线性无关

人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_线性代数_07

一个零向量线性相关,而一个非零向量线性无关人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_人工智能_08

5、向量组的极大无关组

定义:设向量组 A 与其一个部分向量组A0:a1, a2, …, ar,如果满足:

① 向量组A0:a1, a2, …, ar线性无关;

② 向量组 A中任意一个向量都能由向量组 A0 线性表示;

那么称向量组 A0是向量组A的一个极大线性无关组,简称极大无关组人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_原力计划_09

6、向量组的秩

定义:向量组的极大无关组所含向量的个数,记作r(A)

三、矩阵

1.矩阵的意义

人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_线性方程组_10

2、特殊矩阵

人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_线性代数_11

人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_人工智能_12

8.三角矩阵

3、 矩阵的运算

(1) 加、减

(2) 数乘

(3) 乘法

注意:

矩阵乘法不满足交换律;

矩阵乘法不满足消去律

两个非零矩阵的乘法可能是零矩阵

(4)逆矩阵的概念

人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_python_13

人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_线性代数_14

4、矩阵秩的计算

定义:矩阵A 的最高阶非零子式的阶数, 称为矩阵,A 的秩,记作 r(A).

r(A)=2

  • 存在一个非零二阶子式
  • 所有的三阶及以上子式都等于0
  • r(A)=r

  • 存在一个非零r阶子式
  • 所有的r+1阶及以上子式都等于0
  • 规定:零矩阵的秩等于零.

    求矩阵的秩的方法:

    (1) 化行阶梯形矩阵;

    (2) 行阶梯形矩阵中非零行的行数人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_python_15

    人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_人工智能_16

    n阶矩阵的秩为n时,称其为满秩矩阵,否则称其为降秩矩阵.

    四、线性方程组

    1.向量、矩阵与线性方程组的关系

  • 向量组构成矩阵
  • 用向量组的线性组合表示方程组
  • 矩阵可以表示线性方程组
  • 向量组的秩=矩阵的秩=有效方程的个数
    人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_线性代数_17
  • 2.线性方程组解的判定(利用矩阵的秩讨论)

    人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_线性代数_18

    3、 齐次线性方程组的解法

    人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_线性代数_19

    4、 线性方程组的应用

    1.2 线性空间

    一、数域

    封闭:指集合中任意两个元素作某一运算得到的结果仍属于该集合.

    数域:数集关于四则运算是封闭的

    二、向量空间

    定义:设 V 是 一个向量组集合,如果

    ① 集合 V 非空,

    ② 集合 V 对于向量的加法和数乘两种运算封闭,具体地说,就是:

  • ✓ 若 a ∈ V, b ∈ V,则 a + b ∈ V .(对加法封闭)
  • ✓ 若 a ∈ V, l ∈ R,则 l a ∈ V . (对数乘封闭)
  • 那么就称集合 V 为向量空间.

    齐次线性方程组的解集 S1 = { x | Ax = 0 }是向量空间

    定义:齐次线性方程组的解集称为齐次线性方程组的解空间

    人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_人工智能_20

    向量空间的基和维数

    基:向量组的一个极大无关组

    维数:向量组的秩

    人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_原力计划_21

    三、线性空间

    人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_线性代数_22

    四、 线性空间的基与维数

    人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_python_23

    五、线性子空间

    定义:如果线性空间 V 的非空子集合 V1 对于 V 中所定义的

    加法及乘数两种运算是封闭的,则称 V1 是 V 的子空间.

    平凡子空间:零空间,V本身

    例:

    • 1.n 维向量的全体Rn (1) 集合 V1 = { (0, x2, …, xn)T | x2, …, xn∈R }
    • 2. 集合 V2 = { (1, x2, …, xn)T | x2, …, xn∈R } 解:V1 是 Rn 的子空间, V2 不是 Rn
      的子空间

    人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_线性代数_24

    六、子空间的交与和

    人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_人工智能_25

    人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_原力计划_26

    好啦,这就是今天要分享给大家的全部内容了

    ❤️❤️❤️如果你喜欢的话,就不要吝惜你的一键三连了~

    人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_原力计划_27

    人工智能线性代数基础:矩阵论——第一章 线性空间_人工智能_28



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