MIT线性代数第一讲笔记

视频课程如下:
Lec 1 | MIT 18.06 Linear Algebra, Spring 2005

求解方程组

引入例题,方程组求解,例题如下:

{ 2 x − y = 0 − x + 2 y = 3 \begin{cases} 2x - y = 0 \\ -x + 2y = 3 \end{cases} {2x−y=0−x+2y=3

使用矩阵的方式进行表示:

2 − 1 − 1 2 \] ∗ \[ x y \] = \[ 0 3 \] \\begin{bmatrix} 2\&-1\\\\-1\&2\\end{bmatrix} \*\\begin{bmatrix} x\\\\y\\end{bmatrix}=\\begin{bmatrix} 0\\\\3\\end{bmatrix} \[2−1−12\]∗\[xy\]=\[03

将 [ 2 − 1 − 1 2 ] \begin{bmatrix} 2&-1\\-1&2\end{bmatrix} [2−1−12]记作 A , 将 [ x y ] \begin{bmatrix} x\\y\end{bmatrix} [xy]记作 X,将 [ 0 3 ] \begin{bmatrix} 0\\3\end{bmatrix} [03]记作b, A X = b AX=b AX=b

  • 解法一(行图像)

    如下图所示,在直角坐标系中,两个直线相交于点(1,2),所以方程组的解为 x=1 ,y=2

  • 解法二(列图像)

    矩阵表方程组:
    x [ 2 − 1 ] + y [ − 1 2 ] = [ 0 3 ] x\begin{bmatrix} 2\\-1\end{bmatrix}+y\begin{bmatrix} -1\\2\end{bmatrix}=\begin{bmatrix} 0\\3\end{bmatrix} x[2−1]+y[−12]=[03]

    其中 [ 2 − 1 ] \begin{bmatrix} 2\\-1\end{bmatrix} [2−1]看作二维向量(2,-1), [ − 1 2 ] \begin{bmatrix} -1\\2\end{bmatrix} [−12]看成向量(-1,2), [ 0 3 ] \begin{bmatrix} 0\\3\end{bmatrix} [03]看作向量(0,3),那么方程组就可以看成x倍(2,-1)加上 y 倍的(-1,2)等于(0,3),坐标系表示如下:

    由于我们已经通过直角坐标系得知(1,2)是方程组的解,x=1,y=2。那么将x和y带入矩阵方程组,为了图像更加直观看出,将向量(-1,2)进行平移并扩大为原来的2倍,起点由原来的原点变为(2,-1),我们就可以看到图像如下,紫色的向量就是经过平移扩大得到的图像:

这里我们可以看到二维图像(二元一次)可以使用直角坐标系和向量表示,如果扩展到三维图像,九维图像..................

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