为什么我们按照我们的方式乘以矩阵?

时间:2011-03-01 06:36:02

标签: math matrix

为什么我们通过将第一行与第二列相乘来实现。它的实际用途和发明者是什么?逻辑上4x2表示四次两次或两次四次。那么为什么矩阵乘法只是相应元素的点积?

这是困扰我的事情之一。

2 个答案:

答案 0 :(得分:6)

对于数字,2x4 = 4x2,因为它们是可交换的。矩阵不通勤,所以底层数字的交换性实际上与它无关。

这个想法是一个向量(我指的是一个垂直写入条目的列向量)是一个向量空间中的实体。此向量空间上定义了加法和标量乘法。它还附带一个基础,{e_n}。 e_i只是第i个分量中的1和其他地方的0的矢量。任何向量都可以写为{e_n}的线性组合。例如,在二维空间中,

|x_1|       |1|       |0|
|x_2| = x_1 |0| + x_2 |1|

矩阵作为线性变换作用于该向量并产生新的向量。线性变换只是一个函数, T T (x + y)= T (x)+ T (y)和c T (x)= T (cx)对于任何向量,x和y以及任何实数c(尽管我们可以将其取代其他字段)。因此矩阵 A 作用于向量x并产生另一个向量y。 A x = y。

|a_11 a_12| |x_1|       |y_2|   |x_1 a_11 + x_2 a_12|
|a_21 a_22| |x_2|   =   |y_1| = |x_1 a_21 + x_2 a_22| 

但是我们可以将矩阵视为由它的列组成的一组向量,这与

相同
x_11 |a_11| + x_2*|a_12|
     |a_22|       |a_22|

因此,我们重新表达了矩阵在向量上的定义(m * n矩阵乘以n * 1矩阵)作为矩阵列的线性组合。

这使我们能够将矩阵与线性变换混淆。为了表示给定的线性变换 T ,作为矩阵,我们只将 T (e_i)放在矩阵的第i列中。将此矩阵称为 A_T 。然后 A_T x = x_1 T (e1)+ x_2 T (e2)+ ... + x_n T (EN)。但是通过 T 的线性,如果x = x_1 e_1 + x_2 e_2 + ... + x_n e_n,那么 T (x)= x_1 T (e_1)+ x_2 T (e_2)+ ... + x_n T (e_n)。但这正是我们之前为 A_T 所写的内容。因此,需要将矢量乘以矩阵的规律,以允许我们将线性变换表示为矩阵。

现在让我们考虑乘以一般矩阵。这里的想法是线性函数的组合,首先做 T _1然后做 T _2。对于某些向量x,这是 T _2( T _1(x))。我们从上面知道我们可以将它们视为矩阵乘法。那是 A_T2 A_T1 x)。让我们从两个方面来看待它,因为其他任何东西都是自虐的,并且足以让所有想法得以实现。让我们将矩阵重新标记为 A_t2 = A A_T1 = B 。然后我们有

 A(B x) = |a_11 a_12| (|b_11 b_12| |x_1|)
          |a_21 a_22| (|b_21 b_22| |x_2|)

        = |a_11 a_12| |x_1 b_11 + x_2 b_12| 
          |a_21 a_22| |x_1 b_21 + x_2 b_22|

        = |(x_1 b_11 + x_2 b_12) a_11 + (x_1 b_21 + x_2 b_22) a_12|
          |(x_1 b_11 + x_2 b_12) a_21 + (x_1 b_21 + x_2 b_22) a_22|

        = |x_1 (a_11 b_11 + a_12 b_21) + x_2 (a_11 b_12 + a_12 b_22)|
          |x_1 (a_21 b_11 + a_22 b+21) + x_2 (a_21 b_12 + a_22 b_22)| 

        = |(a_11 b_11 + a_12 b_21) (a_11 b_12 + a_12 b_22)| |x1|
          |(a_21 b_11 + a_22 b+21) (a_21 b_12 + a_22 b_22)| |x2|

这只是矩阵乘法。

PS。也许可能属于Math.SO,但我不投票结束,因为我回答。它也可能太基础了。

答案 1 :(得分:0)

它为矢量平面生成累积乘法结果。您可以操纵分类数据并获得线性变换的广义结果。 Concept example