矩阵——线性代数基础(2)
矩阵是数学中用于表示数据和进行计算的一种工具,常以长方形排列的数字呈现,区别于行列式,矩阵的元素可以重复。
矩阵由行和列组成,例如一个两行三列的矩阵。行从上往下数,列从左往右数。矩阵通常用大写字母表示,小写字母与坐标结合表示矩阵中的具体元素。
以矩阵 [a b c; d e f] 为例,我们可以通过字母+坐标来表示其内部的数字,如令 A=1, B=2, C=3, D=4, E=5, F=6,则有 [a=1 b=2 c=3; d=4 e=5 f=6]。矩阵的尺寸通常用其行数和列数表示,例如一个 3 行 4 列的矩阵称为 3x4 矩阵,表示为 A_{3x4}。
若矩阵的行数和列数相等,称为方阵。方阵的边长等于其阶数,如边长为 3 的方阵称为 3 阶方阵。
矩阵的四则运算包括加减乘法以及标量乘法。同型矩阵,即行数和列数相同的矩阵,可以进行加减运算。例如矩阵 A 和 B 的和记作 A+B,其元素为位置上的元素相加。负矩阵是指元素为原矩阵元素相反数的矩阵。
矩阵的乘法较为复杂,但基本概念易于理解。矩阵乘以常数(标量)意味着每个元素乘以该常数。矩阵转置是将矩阵的行和列互换,形成新的矩阵。
矩阵转置后的矩阵称为转置矩阵。例如,矩阵 A 的转置记作 A^T,其第一行变为第一列,第一列变为第一行。直观理解,矩阵转置就是将矩阵的行和列交换位置。
矩阵转置的实例包括:若矩阵 A 为 [1 2 3; 4 5 6],其转置矩阵 A^T 为 [1 4; 2 5; 3 6]。其他矩阵转置的运算同样遵循这一规则。
矩阵的四则运算包括加减乘法和标量乘法,理解矩阵的转置和乘法的规则对于进一步学习线性代数至关重要。由于篇幅限制,本文未涵盖所有细节,建议读者进一步学习并实践矩阵运算。
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