WEBVTT 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? 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 實際上,矩陣 (matrices) 是複數形式。 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。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 那麼,矩陣是甚麼呢? 實際上,概念很簡單。 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。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 那麼,讓我畫一個矩陣。 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。 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, 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 5, 1, 2, 3, 0, -5. 這就組成一個矩陣。 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, 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。 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。 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 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。 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。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 2 代表甚麼? 3 又代表甚麼? 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。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 我們有三列: 1 , 2, 3。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 這正是它們被稱之為 2x3 矩陣的原因。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 現在可知,如果我說 B,粗體的 B 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 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 我輸入一些數字;0, -5, 10。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 那麼,它有 5 行,2 列。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 這裡是另一列,讓我們輸入;-10, 3, 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 輸入一些隨機數。7, 2, pi。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 那是個 5 x 2 的矩陣。 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 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, 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。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 實際上,你可以引用矩陣元素。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 在這個例子中,最上面的示例中,矩陣 A。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 比方說,如果我們要引用這個矩陣元素。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 它是甚麼呢? 這是第二行 ... 行 2 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 這是第二列,對不對? 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 這是第一列,這是第二列。行1 ... 行 2 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 那麼,它在第二行,第二列。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 那麼,有時候,人們會這樣寫,A 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 2 ... 逗號 ... 2 ... 等於 0。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 或者,有時可以這樣寫: 小寫字母 a 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 2 ... 逗號 ... 2 ... 等於 0。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 A 是甚麼? ... 它們是一樣的。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 我這樣做不過是告訴你符號表逹, 因為 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 所有這些不過是符號表㓑而矣。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 那麼,a ... 1 ... 逗號 ... 3 ... 是甚麼? 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 這代表我們在第一行,第三列。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 第一行 ... 1 ... 2 ... 3 ... 正是這個數值。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 即,等於 2。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 這不過是一個矩陣的符號表示而矣。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 它是一個數字列表,可以這樣表示 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 我們可以這樣表示它的不同元素 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 那麼,你或者會問 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 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 但這樣有甚麼好處?“ 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 那正是它有趣的地方 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 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 就這樣而矣。它是數字列表。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 但它可以用以表示事情的全部 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 如果將它用於代數1或代數2中 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 你可以用它來表示線性方程組 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 但是,我們將會在後繼的視頻中學習到 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 如何將矩陣應用到一系列的事物中 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 而且,強大的矩陣可以應用到如 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, 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 代表座標空間上的點, 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 可以表示 ... 天曉得 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 它可以表示林林種種的東西。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 但是,最重要的是要知道矩陣 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 不是,它不是一種自然表象 。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 它不像我們看到的許多數學概念那般。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 它代表的是表達數學概念的方式。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 或者,表達數值的方式。但你需要 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 定義它所表示的東西 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 關於它所表達的東西, 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 我們暫且放一放。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 ... 哦 ... 我太太在旁 ... 她在搜索文件櫃 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 不管怎樣,言歸正傳 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 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 先來學習一些協定和習慣用法 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 因為 ... 我想 ... 最少在開始時, 這大概是 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 最難的部分: 如何把多個矩陣相加? 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 如何把矩陣相乘? 如何求逆矩陣? 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 如何求矩陣的行列式? 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 我知道這些字眼聽起來很陌生。然則, 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 你也許在代數課程中已感到困惑。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 因此,我將會先教授這些部分。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 ,那些都是人們定義的常規協定。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 然後,我會跟隨直觀的方式來解析 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 它們背後的含義。該我現在開始吧 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 假如我想把兩個矩陣相加 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 第一個 ... 讓我先換一種顏色 ... 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 為了節省空間,我會寫得相對小一點 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 那麼,我們有一個矩陣 ... 3, -1, 等等 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 2 ... 0 ... 等等。 我們稱之為 A,大寫 A 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 現在輸到矩陣 B, 隨便輸入一些數字 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 矩陣 B 等於 -7, 2, 3, 5 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 我的問題是: 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? 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 我們將兩個矩陣相加,再次, 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 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 但他們也可以定義其它的方式。但是, 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 我接下來介紹的定義 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。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 因此,當你將兩個矩陣相加時,只要 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? 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 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 第一行第一列的元素相加。就如, 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 3 加 (-7). 那麼,3 加 (-7) 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 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 將為 (-1) 加 2 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 加上括號來區分 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 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. 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 這等於甚麼? 3 加 (-7) 是 (-4). 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 (-1) 加 2 是 1. 2 + 3 是 5 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。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 由此定義,可以想像 A 與 B 相加的方式, 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 對不對? 注意,我要要記住現在 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 相加的不再是數字。你知道 1 加 2 跟 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 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, 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 A + B 與 B + A 就沒有區別了,對不對? 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 如果我們將 B 加 A,給出的是(-7) 加 3 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 這是 2 加 (-1). 但這將給出相同的數字 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 那就是矩陣加法。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 可以想像,矩陣減法本質上是一樣的。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 讓我告訴你 A 減 B 是怎樣的 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 你會看到 ... 這是大寫 B ... 它是個矩陣 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 因此我將它寫成粗體。但它跟 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 A 加 (-1) ... 乘 B ... 是一回事. B 是甚麼? 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 B 是 -7, 2, 3, 5 ... 當你乘上 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 一個標量 ... 當你將矩陣乘上一個數值時... 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 將實際上是要把該數值遍乘各元素 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 這等於 A ... 矩陣 A ... 加上矩陣 ... 乘上 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 (-1) 乘上各元素. 因此,7, 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 -2, -3, 5. 我們可以 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 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 這等於 ... A 在這裡 ... 因此, 3 加上 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 7 是 10 ... -1, 加 -2 是 -3 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 2 加 -3 是-1 而 0 加 5 是 5 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 你不必做完這些練習 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 你可以直接將這些元素減去這些元素 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 你將得到相同的數值 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 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 或一個數值 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。 99:59:59.999 --> 99:59:59.999 因此, 由此加法定義,我們知道甚麼? 99:59:59.999 --> 99:59:59.999