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Knowledge/3 札记/线性代数.md
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向量

向量的定义与本质:既有大小,又有方向,区别于标量。 向量支持的运算:模、范数、加减、标量乘法、内积、投影

向量内积也叫标量积,也叫点乘。 内积计算:对应分量相乘再求和,结果为标量。 ► 内积运算性质:掌握交换律、分配律、数乘结合律等基本代数性质。内积的结果为标量。内积也叫点积。 ► 几何意义:内积等于两个向量长度与其夹角余弦值的乘积。 ► 判断正交性:利用内积为零判断两个向量是否正交。 ► 夹角与相似性关系:夹角越小,向量方向越相近

标量投影 !Pasted image 20260715145109.png

向量投影 !Pasted image 20260715145217.png

矩阵

乘法。能相乘的前提是 A 的列数等于 B 的行数。不满足交换律。

第一视角

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第二视角

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除法。所谓矩阵 B 除以矩阵 A,就是 B@A逆

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行列式

只有方阵才有行列式。 行列式是一个标量。 行列式用来判断矩阵是否可逆。只有当行列式不为零时,方阵才可逆,行列式为零则方阵称为奇异矩阵 (singular matrix),不可逆。

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ihat 和 jhat 是基准变换后的坐标。 x,y 是个任意坐标,变换后就是位置就是 x ihat + y jhat

欧几里得几何基于5条公设(几何公理)和5条公理(一般概念),并由此推导出众多性质。

一、5条公设(几何层面的基本假设)

  1. 直线公设:从任意一点到任意一点可作直线。
  2. 延长公设:一条有限直线可以继续延长。
  3. 圆公设:以任意点为心及任意距离可以作圆。
  4. 直角公设:凡直角都相等。
  5. 平行公设(最关键):同平面内一条直线和另外两条直线相交,若在某一侧的两个内角之和小于两直角,则这两条直线经无限延长后在这一侧相交。(等价表述:过直线外一点,有且仅有一条直线与已知直线平行)。

二、5条公理(适用于所有科学的通用概念)

  1. 等于同量的量彼此相等。
  2. 等量加等量,其和仍相等。
  3. 等量减等量,其差仍相等。
  4. 彼此能重合的物体是全等的。
  5. 整体大于部分。

三、由此推导出的主要性质(初中常见)

  • 三角形:内角和为180°;两边之和大于第三边。
  • 全等与相似:SAS、ASA、SSS、AAS(全等);对应边成比例(相似)。
  • 平行线:同位角相等、内错角相等、同旁内角互补。
  • 圆:半径相等;同弧所对圆周角等于圆心角的一半。
  • 勾股定理:直角三角形两直角边平方和等于斜边平方。

特别提示:第五条公设(平行公设)无法由前四条证明。若将其修改或否定,就会衍生出非欧几何(如黎曼几何和罗巴切夫斯基几何)。

矩阵的逆

求解矩阵的逆,前提条件是矩阵必须是方阵(行数=列数),且其行列式不为0(即满秩矩阵,也称非奇异矩阵)。如果行列式为0,则矩阵不可逆。

二阶矩阵有公式

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通用手工方法:高斯约当消元法

思路是将原矩阵和单位矩阵“捆绑”在一起,通过行变换将左边变成单位阵,右边自动就变成逆矩阵。 !Pasted image 20260730105811.png

计算机方法

  • LU 分解法
  • 奇异值分解

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鸡兔同笼问题

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其实就是求解矩阵A的逆乘以矩阵b !#矩阵的逆