矩阵论笔记(一) —— 线性空间与线性变换

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一、简要概括本节内容



1.集合与映射

本节首先介绍了**

集合、数域、映射

**的一些概念,其中数域是包含0、1,且对加减乘除法封闭的数集。所以显然偶数集、整数集不是数域,有理数域、实数域、复数域是数域,且任何数域都包含有理数域。



2.线性空间及性质


定义1.1

: 讲述了


线性空间的定义


,在V中定义加法、数乘,如果对这两个运算封闭、且满足加法的4个条件(结合律、交换律、存在0元素、存在负元素)和数乘的4个条件(数因子分配律、结合律、分配律、乘1等于本身),则称V是K的线性空间。


定理1.1

:V的零元素、负元素是唯一的

定义


线性无关


:如果存在不全为0的一组数,使得这些向量的加权和=0,则称这些向量线性无关。


定义1.2

: 定义了


基的概念


,满足两个条件:线性无关,V的任意元素均可由基线性表示。


定义1.4

:定义X在一组基下的坐标表示,且表示是唯一的



3.基变换与坐标变换

线性空间V的两组基之间可以相互转换,坐标也可以相互转换。



4.线性子空间


定义1.5

:定义了


线性子空间


,若V1是V的子集,且V1对加法、数乘封闭,则V1是V的子集


生成子空间

:V的一组向量的加权求和构成的空间是由这组向量生成的子空间。可证明这个空间满足1.5的定义。


定义1.6

:对于一个矩阵来说,它的列向量张成的子空间记为A的


值域


,列向量线性无关的个数就是矩阵A的秩。A的值域可以写成上个生成子空间的形式AX。


定义1.7

:满足AX=0的集合是A的


零空间




结论:矩阵的秩+零度=A的列向量个数


定理1.3

:子空间的基可以扩充为V的一组基。



5.子空间的交与和


定理1.4

:两个子空间的交也是V的子空间


定理1.5

:两个子空间的和也是V的子空间


定理1.6(维数公式)

:V1的维数 + V2的维数 = (V1+V2)的维数 + (V1交V2)的维数



二、手写笔记

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