向量空間相關(guān)概念總結(jié)-線性相關(guān)

這是一個我覺得很重要也很常用的概念,所以單獨(dú)拿出來記錄一下,因?yàn)楹竺娴?code>秩和還有其他的一些概念都會用到這個知識點(diǎn)

  • 向量組:
    若干同維數(shù)的列向量(或者同維數(shù)的行向量)所組成的集合,叫做向量組。
    大白話就是:有一個集合,它里面都是同維數(shù)的向量
  • 線性表示:
    就像炒一盤菜,這盤菜的成品可以看成是一個向量,那炒菜用的各種材料可以看成是一個向量組,那這盤菜就可以表示成這樣:
    菜 =(50鹽+20油+100*肉+...)
    這個場景下,就可以說這個菜向量可以由材料向量組線性表示
  • 線性組合:
    如果一個向量,能被一個向量組線性表示,那么這個向量就叫做這個向量組的線性組合。
  • 線性相關(guān):
    上面菜的例子里,菜向量和材料向量組是線性相關(guān)的。剛才的例子,如果把菜向量也放到等號的另一邊的話就會得出我們線性相關(guān)的定義:
    0 =(50鹽+20油+100*肉+...)+(-菜) 即:

    嚴(yán)格定義: 如果存在不全為零的實(shí)數(shù)k1、k2...km,使上面的等式成立,則這個向量組線性相關(guān),否則線性無關(guān)。
    注:這里這個向量組里是包含那個“菜向量”的,這時候任何一個向量單獨(dú)拿出來,對剩下的向量的向量組來說都是線性相關(guān)的,比如把拿出來的話,那就相當(dāng)于菜向量+那些負(fù)的材料向量就能得到鹽向量
  • 線性相關(guān)的代數(shù)表示:
    因?yàn)閗不全為0,所以假設(shè)k1不為0:



    整理得:



    因此,a1是a2..am的線性組合,因此,a1與剩下的向量組線性相關(guān),但是剛才的式子里a1其實(shí)還可以替換成其他的向量,所以這個式子可以證明這個向量組里的任何一個向量,都可以由剩下的向量線性表示。
  • 線性相關(guān)的幾何理解:

    從最簡單的模型來看,假設(shè)一個向量組里只有一個向量,那么命題就可以轉(zhuǎn)換成兩個向量線性相關(guān),從圖可以看出點(diǎn)貓膩:

    左邊的兩個向量是線性相關(guān)的,右邊則不是。也就是說,當(dāng)且僅當(dāng)他們落在過原點(diǎn)的同一直線上,兩個向量線性相關(guān)。

    含有多個向量的向量組最終也可以看作是兩個向量,除了要討論的向量,其他的向量經(jīng)過線性組合之后結(jié)果還是一個向量。

  • 特性:如果一個向量組里包含零向量那么這個向量組就線性相關(guān)
    因?yàn)樗梢钥闯善渌膋都為0,只有零向量的k不為0的向量組,結(jié)合上面的公式你瞅瞅,恒成立。。沒辦法,零向量叼
  • 什么是線性?為什么叫線性?
    說了半天線性這線性那了,到底什么是線性。我個人的理解:
    圖像是一個直線的:y=kx+b
    這個公式很熟悉吧,換種寫法: 0= kx+jy+b
    前面說了咱們的向量都過原點(diǎn),所以b得是0才行,那么: 0=kx+jy
    也就是說咱們向量的加減和數(shù)乘的變化都是線性的均勻的變化。
    就像勻速行駛的汽車,從一個地點(diǎn)直線到另一個地點(diǎn)的位置變化,可以看作坐標(biāo)系里的一個點(diǎn),經(jīng)過一個線性變化到達(dá)了目的地,而我們默認(rèn)向量的起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),所以這個汽車的位置也可以看作是從原點(diǎn)到汽車的一個向量,經(jīng)過線性變化后變成了新向量。
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