1 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 該我們來學習矩陣 (matrices) 。當我們說矩陣(matrices)時,它指代甚麼呢? 2 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 實際上,矩陣 (matrices) 是複數形式。 3 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 你對知悉該詞也許更多是由於荷里活而非數學。 4 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 那麼,矩陣是甚麼呢? 實際上,概念很簡單。 5 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 它不過是一些由數字組成的表格,這就是矩陣的全部定義。 6 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 那麼,讓我畫一個矩陣。 7 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 我不喜歡牙膏般的藍色,讓我換一種顏色。 8 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 這是一個矩陣的例子。假如說我隨機地選擇一些數字, 9 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 5, 1, 2, 3, 0, -5. 這就組成一個矩陣。 10 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 它的全部就是一個數字列表。如果你需定義一個矩陣變量, 11 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 我們常常會用大寫字母。因此,你可以用大寫 A。 12 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 有時候,某些書會額外加上粗體,那麼,粗體的大寫 A 就是一個矩陣。 13 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 這不過是個符號表示而矣。因此,他們可以稱這為矩陣或稱 14 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 那個東西為矩陣。習慣上,我們稱這為 2x3 矩陣。 15 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 有時候,它們會在粗體字母下方寫上 2 x 3 以表示矩陣。 16 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 2 代表甚麼? 3 又代表甚麼? 17 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 2 是行數。我們有一行, 兩行。 這是一行, 這是另一行。 18 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 我們有三列: 1 , 2, 3。 19 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 這正是它們被稱之為 2x3 矩陣的原因。 20 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 現在可知,如果我說 B,粗體的 B 21 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 如果 B 是個 5 x 2 矩陣,它表示 B 可能有 我可以構造一個 22 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 我輸入一些數字;0, -5, 10。 23 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 那麼,它有 5 行,2 列。 24 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 這裡是另一列,讓我們輸入;-10, 3, 25 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 輸入一些隨機數。7, 2, pi。 26 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 那是個 5 x 2 的矩陣。 27 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 現在,我想你已經知道矩陣的協定形式不過是 28 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 一個數字列表。當你需要處理變量形式時, 29 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 可以用粗體大寫字母來表示,有時候,我們會寫上 2x3。 30 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 實際上,你可以引用矩陣元素。 31 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 在這個例子中,最上面的示例中,矩陣 A。 32 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 比方說,如果我們要引用這個矩陣元素。 33 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 它是甚麼呢? 這是第二行 ... 行 2 34 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 這是第二列,對不對? 35 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 這是第一列,這是第二列。行1 ... 行 2 36 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 那麼,它在第二行,第二列。 37 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 那麼,有時候,人們會這樣寫,A 38 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 2 ... 逗號 ... 2 ... 等於 0。 39 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 或者,有時可以這樣寫: 小寫字母 a 40 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 2 ... 逗號 ... 2 ... 等於 0。 41 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 A 是甚麼? ... 它們是一樣的。 42 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 我這樣做不過是告訴你符號表逹, 因為 43 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 所有這些不過是符號表㓑而矣。 44 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 那麼,a ... 1 ... 逗號 ... 3 ... 是甚麼? 45 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 這代表我們在第一行,第三列。 46 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 第一行 ... 1 ... 2 ... 3 ... 正是這個數值。 47 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 即,等於 2。 48 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 這不過是一個矩陣的符號表示而矣。 49 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 它是一個數字列表,可以這樣表示 50 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 我們可以這樣表示它的不同元素 51 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 那麼,你或者會問 52 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 "很好,一個有著漂亮形式和符號表示的數字列表 53 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 但這樣有甚麼好處?“ 54 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 那正是它有趣的地方 55 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 矩陣不過是一個數據的表達形式 ... 不過是一個列舉數據的方式 56 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 就這樣而矣。它是數字列表。 57 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 但它可以用以表示事情的全部 58 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 如果將它用於代數1或代數2中 59 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 你可以用它來表示線性方程組 60 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 但是,我們將會在後繼的視頻中學習到 61 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 如何將矩陣應用到一系列的事物中 62 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 而且,強大的矩陣可以應用到如 63 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 計算機圖形學中 ... 每個元素就可以屏幕上的像素, 64 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 代表座標空間上的點, 65 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 可以表示 ... 天曉得 66 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 它可以表示林林種種的東西。 67 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 但是,最重要的是要知道矩陣 68 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 不是,它不是一種自然表象 。 69 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 它不像我們看到的許多數學概念那般。 70 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 它代表的是表達數學概念的方式。 71 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 或者,表達數值的方式。但你需要 72 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 定義它所表示的東西 73 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 關於它所表達的東西, 74 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 我們暫且放一放。 75 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 ... 哦 ... 我太太在旁 ... 她在搜索文件櫃 76 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 不管怎樣,言歸正傳 77 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 我們暫時把矩陣所代表的直正含義先放一放 78 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 先來學習一些協定和習慣用法 79 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 因為 ... 我想 ... 最少在開始時, 這大概是 80 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 最難的部分: 如何把多個矩陣相加? 81 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 如何把矩陣相乘? 如何求逆矩陣? 82 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 如何求矩陣的行列式? 83 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 我知道這些字眼聽起來很陌生。然則, 84 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 你也許在代數課程中已感到困惑。 85 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 因此,我將會先教授這些部分。 86 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 ,那些都是人們定義的常規協定。 87 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 然後,我會跟隨直觀的方式來解析 88 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 它們背後的含義。該我現在開始吧 89 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 假如我想把兩個矩陣相加 90 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 第一個 ... 讓我先換一種顏色 ... 91 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 為了節省空間,我會寫得相對小一點 92 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 那麼,我們有一個矩陣 ... 3, -1, 等等 93 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 2 ... 0 ... 等等。 我們稱之為 A,大寫 A 94 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 現在輸到矩陣 B, 隨便輸入一些數字 95 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 矩陣 B 等於 -7, 2, 3, 5 96 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 我的問題是: 97 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 正如教材中使用粗體表示的 A + B 是甚麼? 98 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 我們將兩個矩陣相加,再次, 99 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 這不過是人為定義的協定而矣。某人定義了矩陣的加法法則 100 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 但他們也可以定義其它的方式。但是, 101 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 我接下來介紹的定義 102 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 是有用的方式,因為它可以用於不同的事物中。 103 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 因此,當你將兩個矩陣相加時,只要 104 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 簡單地將相應的元素相加即可。如今實現呢? 105 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 嗯 ... 你將第一行第一列的元素與另一矩陣 106 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 第一行第一列的元素相加。就如, 107 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 3 加 (-7). 那麼,3 加 (-7) 108 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 這是一對一的元素。然後,第一行第二列的元素 109 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 將為 (-1) 加 2 110 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 加上括號來區分 111 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 不同的元素。這樣,你可以猜一下接下來的計算是如何進行的 112 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 這個元素將是 2 + 3. 這個元素,最後一個元素是 0 + 5. 113 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 這等於甚麼? 3 加 (-7) 是 (-4). 114 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 (-1) 加 2 是 1. 2 + 3 是 5 115 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 0 + 5 是 5. 這樣我們就得到所有的和,這就是人們所定兩個矩陣的和。 116 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 由此定義,可以想像 A 與 B 相加的方式, 117 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 對不對? 注意,我要要記住現在 118 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 相加的不再是數字。你知道 1 加 2 跟 119 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 2 + 1 等價。或者將兩個普通數字相加,其次序不影響 120 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 和。但對矩陣而這,這一點不是顯然的。但是,當你這樣定義時, 121 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 A + B 與 B + A 就沒有區別了,對不對? 122 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 如果我們將 B 加 A,給出的是(-7) 加 3 123 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 這是 2 加 (-1). 但這將給出相同的數字 124 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 那就是矩陣加法。 125 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 可以想像,矩陣減法本質上是一樣的。 126 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 讓我告訴你 A 減 B 是怎樣的 127 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 你會看到 ... 這是大寫 B ... 它是個矩陣 128 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 因此我將它寫成粗體。但它跟 129 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 A 加 (-1) ... 乘 B ... 是一回事. B 是甚麼? 130 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 B 是 -7, 2, 3, 5 ... 當你乘上 131 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 一個標量 ... 當你將矩陣乘上一個數值時... 132 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 將實際上是要把該數值遍乘各元素 133 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 這等於 A ... 矩陣 A ... 加上矩陣 ... 乘上 134 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 (-1) 乘上各元素. 因此,7, 135 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 -2, -3, 5. 我們可以 136 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 進行剛才的動作。 我們知道 A 是甚麼,因此 137 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 這等於 ... A 在這裡 ... 因此, 3 加上 138 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 7 是 10 ... -1, 加 -2 是 -3 139 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 2 加 -3 是-1 而 0 加 5 是 5 140 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 你不必做完這些練習 141 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 你可以直接將這些元素減去這些元素 142 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 你將得到相同的數值 143 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 我這樣做是因為我想展示給你看將矩陣乘以標量 144 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 或一個數值 145 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 不過是將該數值遍乘矩陣的各個元素而矣。 146 99:59:59,999 --> 99:59:59,999 因此, 由此加法定義,我們知道甚麼? 147 99:59:59,999 --> 99:59:59,999