• “特征空间”的几何解释


    【线性代数的本质】“特征空间”的几何解释_哔哩哔哩_bilibili

    注:

    1.x轴上所有的向量都是矩阵A的特征向量,被A作用后,都是放大了2倍。

    2.x轴是一个一维空间。这个一维空间的基可以是向量(1,0)。

    3.特征值2所对应的特征向量有很多、很多、很多。。。,这么多特征向量所组成一个空间,叫做特征空间。这个特征空间是基向量(1,0)所张成的一个空间。同理,特征值3也对应了一个特征空间,这个特征空间是基向量(0,1)所张成的一个空间。

    4.一个特征值所对应的特征向量的线性组合还是特征向量。

    特征值2对应特征向量(1,0),(1,0)的线性组合还是x轴上的向量,还是特征向量。

    特征值3对应特征向量(0,1),(0,1)的线性组合还是y轴上的向量,还是特征向量。

    这是一维的情况,这个只出现了一维的特征空间。

    5.二维情况

    向量经过矩阵A的作用,会让原来的向量在x方向伸长2倍,在y方向伸长2倍.特征值是2,2。

    写两个2分别代表x方向和y方向上的特征值。

    在一维的情况下,因为同一个特征值所对应的特征向量的线性组合还是特征向量,在二维情况下,特征值2所对应的特征向量是向量ij,那么,向量ij的线性组合所构成的向量是否仍然是特征向量呢?

    不相关的向量ij显然是可以张成一个二维空间的。

    向量ij的线性组合可以表示整个二维空间中的向量,或者整个二维空间中的点。

    矩阵B的作用是让所有向量都在原来的基础上放大(伸长)2倍。

     

    所有向量在x方向和y方向都拉伸2倍,相当于是直接拉伸2倍。

    在二维平面上,向量在2个方向(x方向和y方向)上拉伸的倍数相同,向量的方向不会发生改变。

    所以,2对应了很多很多的特征向量,这些特征向量会充满整个二维平面,它们(这些特征向量)组成了特征空间。

    这里要排除0向量,它比较特殊,没有方向。或者也可以定义它有所有方向,所以用它做特征向量不是很合适。因为特征向量都是有方向的向量。

    6.看三维的情况

    特征值3所对应的特征向量在x轴上,第1个特征值2所对应的特征向量在y轴上,第2个特征值2所对应的特征向量在z轴上。

    矩阵C的作用是:在三维空间中,把向量在x方向拉伸为原来的3倍,在y方向拉伸为原来的2倍,在z方向拉伸为原来的2倍。

    所以,如果给出一个小的灰色的正方体,就会被拉伸成一个大一点的长方体。

     

     

    (1,0,0)是特征值3所对应的特征向量。

    (0,1,0)和(0,0,1)是特征值2所对应的特征向量。

    yoz面拿出来:

    2所对应的特征向量,是yoz平面上所有向量。在这个平面是,所有向量都会被拉伸为原来的2倍而保持方向不变。2所对应的特征向量组成了一个特征空间。

    3所对应的特征向量,充满三维空间中的x轴。这些特征向量组成了一个特征空间。

    总结:

    特征空间的定义:某特征值对应的特征向量的线性组合依然是特征向量,这些线性组合后的特征向量组成了特征空间。

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