• 线性代数的本质-02-线性组合,张成的空间与基


    回顾上次课程中两个重要的基本但广用的运算规则,向量的加法与数乘。加法,即是矢量和。数乘,即是向量本身的变相累加。通过两种基本运算均可以得到全新的向量。接下来,本次视频内容提前透露:向量与基向量的关系是什么,可否猜测得到呢?

    • 基向量

    将向量的坐标看作是标量,那么原始向量实际上是经过缩放的基向量的和,也即分别对基向量进行数乘而后进行累加的向量和(对应项的乘法)。

    • 线性组合

    两个向量标量乘法之和的结果被称为这两个向量的线性组合。

    • 张成的空间

    所有可以表示为给定向量线性组合的向量集合,被称为给定向量张成的空间

    2维空间中可以分为三种情况:1.零向量,张成的空间是原点。2.共线向量,张成的空间是一条线。3.非共线向量,张成的空间是一个面。

    3维空间中取2个指向不同方向的向量,此时张成的空间为过原点的面。那么添加一个向量后,可以分为两种情况:1.若新向量恰好落在前两个向量张成的平面上,那么张成的空间并不改变,仍旧是同样的平面。2.若与第一种情况相反,那么缩放第三个向量时,它将前两个向量张成的平面沿着它的方向来回移动,从而横扫整个空间。

    综上,当新加入向量,对张成的空间不做任何贡献时,那么可以称为新加入的向量是多余的,也即线性相关。另一方面,如果所有向量都给张成的空间增添了新的维度,那么则称为其是线性无关的。

    • 基的严格定义,向量空间的一个基是张成该空间的一个线性无关向量集

    若非线性无关向量集,那么会出现平行降维即N维空间中不可以用N个基向量表示出来。

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