如何更好的理解的Chapter2.1


概念


Transformation

中文名是 变换,英文简称是T 先看书上定义: 上的Vector Space

  1. 比如 一个向量 变成 就是一个变换(向量里面每个值*2)。 此时 就是 就是 自然就是实数了 。这里的公式可以写成: 同时

  2. 当然,也可以变成 。这个就是变换把一个三维的变为了一个二维向量了。此时 就是 就是 自然就是实数了 。 这里的公式可以写成: 同时

这里就有一个linear transformation的概念,就是说这个Transformation T 不是可以计算 里面的向量么?只要满足对 里面所有的向量(此处用 )都可以这么写:

这个变换就叫做linear transformation,比如我们以刚刚那个 变成 的变换举个例子。我们随便从 也就是 取两个vector, 分别是 当然 。然后你看, 加起来就是 你看就是 对吧。同理对第二个式子也成立,所以这个把一个向量里面每个值都乘以2的这个Transformation,就是一个Linear Transformation

Null Space

这个中文叫做零空间,不过这个不重要。这个Null Space是干嘛的呢,就是对一个Linear Transformation T 假设有一个 vector 都可以有 也就是说 所有被这个T变换之后等于零向量 的所有 Space,就叫做 Null Space。例如:

就用上面那个Example-1的例子:

此时假设 然后列方程:

算出来 所以这个方程只有一个解,也就是 所以这时候,说明 T 的解空间就只有一个值 此时这个只有一个 0 的空间的维数 毫无疑问就是 0。这里记作TNull Space

Range

这个中文叫作值域,一个Linear TransformationRange,也就是一个MatrixRange

不是 么,其中对所有的 ,所有的 spanspace 就是这个 TRangeRange是一个 Space。记作 。比如,

其中 的一组 basis,那么这些basis不是经过T的变换变成了 了么?这些作为basis ``span的一个新的space就叫做TRange

Nullity

刚刚我们说到零空间 Null Space 对吧,这个是一个 Space 所以是有 Dimension 维数 的是吧。那么这个 Null SpaceDimension 就是叫做 Nullity 中文叫做 零化度。记作

Rank

刚刚我们说到值域 Range 对吧,这个也是要给 Space 所以也是有 Dimension 维数 的,于是 Null SpaceDimension 就是叫做 Rank 中文叫做 。 记作

Dimension Theorem

这个中文叫做 秩-零化度定理,解释的就是上面几个概念之间的联系。

这句话翻译一下就是: 一个变换 零空间维数 + 这个变换 值域维数 等于 这个变换作用的Vector Space维数

Example

下面我们针对上面的Dimension Theorem举一个小例子。

比如就是很简单的的一个变换 (三维向量 到 三维向量),这个变换的作用是使得

第一步:由于 所以 这个是肯定的对吧。

第二步:求Null SpaceNullity

可以得出:

其中 可以是任何实数,所以这个Null Space 就是 所包含的所有向量的Space 这是一个一维Vector Space 因为这个SpaceBasis的数量就1 因为这里面所有的vector都是由 span 而成的。

所以

第三步:求Range

对于 其中一组basis可以是

经过 T 变换后得到

这3个vector是我们要求的range的一个basis 但是我们注意到

所以实际上这个 range的 的一个 basis 只需要是

因为这个rangebasis的数量就是2 因为这个 space 里面所有 vector 都是由 上面两个vector span 而成的。

所以

综上,你看这个Example里面的3个红色的部分:

是不是 ?