-
-
-
ผมว่าคุณคงคุ้นเคยกับแนวคิดเรื่องการคูณเมทริกซ์กับ
-
เวกเตอร์แล้ว และสิ่งที่ผมอยากทำในวิดีโอนี้คือ แสดงให้คุณ
-
เห็นว่าการคูณเวกเตอร์เข้ากับเมทริกซ์ นั้นเทียบได้
-
กับการแปลง
-
ที่จริงมันคือการแปลงเชิงเส้น
-
สมมุติว่าเรามีเมทริกซ์ A และสมมุติว่าเทอมของมัน
-
คือ, หรือคอลัมน์ของมันคือ v1 -- เวกเตอร์คอลัมน์คือ v2,
-
ไปจนถึง vn
-
เจ้านี่มี n คอลัมน์
-
สมมุติว่ามันมี m แถว
-
มันคือเมทริกซ์ขนาด m คูณ n
-
และสมมุติว่าผมนิยามการแปลง
-
-
-
สมมุติว่าผมนิยามการแปลงจาก Rn ไปยัง Rm
-
นี่คือโดเมน
-
ผมสามารถนำเวกเตอร์ใดๆ ใน Rn มา แล้วโยงไปหาสมาชิก
-
ใน Rm
-
และผมนิยามการแปลง
-
ว่า T ของ x โดยนี่คือเวกเตอร์ใน Rn, เท่ากับ A --
-
นี่คือ A นี่
-
ขอผมเขียนมันด้วยสีนี่ตรงนี้นะ
-
และมันควรเป็นตัวหนา
-
ผมไม่ระวังบางครั้งเรื่องตัวหนานี้
-
แต่ A ตัวหนาใหญ่ คูณเวกเตอร์ x
-
แล้วอย่างแรกที่คุณอาจบอก, ซาล, การแปลงนี่ดู
-
แปลกเทียบกับสิ่งที่เราทำการแปลง
-
หรือฟังก์ชันกันมา
-
อย่างแรกที่เราต้องรู้สึกชิน คือว
-
แนวคิดที่ว่า นี่คือการแปลง
-
เรากำลังทำอะไรอยู่?
-
เรากำลังเอา Rn มาแล้ว
-
A x สร้างอะไร?
-
-
-
ถ้าเราเขียน A x แบบนี้, ถ้านี่คือ x โดยมันคือ x1, x2
-
มันจะมี n เทอม เพราะมันคือ Rn
-
นี่สามารถเขียนได้ไหมว่า x1 คูณ v1 บวก x2 คูณ v2, ไป
-
จนถึง xn คูณ vn
-
มันจะเท่ากับผลรวมของเวกเตอร์คอลัมน์เหล่านี้หลายๆ ตัว
-
และเวกเตอร์คอลัมน์แต่ละตัว v1, v2, ไปจนถึง
-
vn, เซตนี้เป็นสมาชิกของอะไร?
-
นี่คือเมทริกซ์ขนาด m คูณ n, แล้วมันจะเป็น m --
-
เมทริกซ์มี m แถว, หรือเวกเตอร์คอลัมน์
-
แต่ละตัวเหล่านี้จะมีค่า m ค่า
-
เจ้าพวกนี้ทั้งหมดเป็นสมาชิกของ Rm
-
แล้วถ้าผมหาผลรวมเชิงเส้นของเจ้าพวกนี้
-
ทั้งหมด, ผมจะได้สมาชิกของ Rm มาหนึ่งตัว
-
เจ้านี่ตรงนี้จะเป็นสมาชิกของ Rm,
-
เวกเตอร์อีกตัวหนึ่ง
-
แน่นอน, ด้วยการคูณเวกเตอร์ x ผมด้วย A, ผมกำลังโยง
-
ผมกำลังสร้างการโยงจาก Rn -- ขอผมเลือก
-
อีกสีหน่อยนะ -- ไปยัง Rm
-
และผมกำลังพูดในรูปทั่วไป. บางที n เป็น 3
-
บางที m เป็น 5
-
ใครจะรู้?
-
แต่ผมกำลังพูดในรูปทั่วไปมากๆ. แล้วถ้านี่
-
เป็นค่าเฉพาะ, สมาชิกเฉพาะตัวหนึ่งในเซต Rn,
-
แล้วเวกเตอร์นั่น, การแปลง หรือฟังก์ชัน
-
จะโยงมันไปยังเจ้านี่ตรงนี้
-
และเจ้านี่จะเป็นสมาชิกของ Rm และเรา
-
เรียกมันว่า A x
-
หรือบางที ถ้าเราเรียก A x เท่ากับ b เราจะเรียกมัน
-
ว่าเวกเตอร์ b -- อะไรก็ช่าง
-
แต่นี่คือการโยงคือการแปลง
-
มันตรงกับนิยามหรือคำศัพท์
-
ว่าฟังก์ชัน หรือการแปลง ว่าเป็นการโยง
-
เซตหนึ่งไปยังอีกเซตหนึ่ง
-
แต่มันยังไม่น่าสนใจ เพราะทุกอย่างที่เรา
-
เห็นมาก่อน เป็นแบบนี้ทั้งนั้น
-
ถ้าเรามีการแปลง เราจะเขียนมันเป็น
-
การแปลงของ -- ขอผมเขียนมันนะ, คุณก็รู้, x1 และ x2 และ
-
xn เท่ากับอะไร
-
-
-
ผมจะเขียน m เทอมตรงนี้ด้วยลูกน้ำ
-
แล้วนี่เกี่ยวกับอันนั้นอย่างไร?
-
เพื่ออธิบาย ผมจะยกตัวอย่างเฉพาะขึ้นมา
-
สมมุติว่าผมมีเมทริกซ์ -- ขอผม
-
เปลี่ยนตัวอักษรนะ
-
สมมุติว่าผมมีเมทริกซ์ B และมัน
-
เป็นเมทริกซ์ง่ายๆ
-
มันคือ 2, ลบ 1, 3 และ 4
-
และผมนิยามการแปลง
-
ผมนิยามการแปลง T ตัวหนึ่งขึ้นมา
-
และมันไปจาก R2 ถึง R2
-
และผมนิยาม T
-
T ของเวกเตอร์ x เท่ากับเมทริกซ์นี้, B
-
คูณเวกเตอร์ x นั่น
-
แล้วนั่นจะเท่ากับอะไร?
-
ทีนี้ เมทริกซ์อยู่ตรงนี้
-
ขอผมเขียนด้วยสีม่วงนะ
-
2, ลบ 1, 3, และ 4 คูณ x
-
x1, x2
-
และนี่จะเท่ากับอะไร?
-
ทีนี้ นี่เท่ากับเวกเตอร์อีกตัว
-
มันเท่ากับเวกเตอร์ในโคโดเมน R2 โดยเทอมแรก
-
คือ 2 คูณ x1
-
ผมแค่ทำตามนิยามการคูณเมทริกซ์
-
กับเวกเตอร์
-
2 คูณ x1 บวก ลบ 1 คูณ x2, หรือลบ x2
-
นั่นคือแถวนั่นคูณเวกเตอร์ของเรา
-
แล้วแถวที่สองคูณค่านั้น
-
เราได้ 3 คูณ x1
-
-
-
บวก 4 คูณ x2
-
-
-
นี่ก็คือสิ่งที่เราคุ้นเคย
-
ผมสามารถเขียนการแปลงนี้ใหม่ได้
-
ผมสามารถเขียนการแปลงนี่เป็น T ของ x1 x2
-
เท่ากับ 2 x1 ลบ x2 ลูกน้ำ -- ขอผมเลื่อนลง
-
มาหน่อยล ลูกน้ำ 3 x1 บวก 4 x2
-
หวังว่าคุณคงพอใจกับการคูณเมทริกซ์แล้ว,
-
มันไม่ใช่การแปลงรูปแบบใหม่, หายากอะไร
-
มันก็แค่วิธีอีกอย่างหนึ่ง
-
ประโยคนี่ตรงนี้ก็แค่วิธีบอกการเขียน
-
การแปลงนี่ตรงนี้แค่นั้น
-
ตอนนี้, คำถามตอ่ไปที่คุณถาม และผมได้
-
ถามคุณไปในตอนต้นของวิดีโอนี้, ว่า
-
การคูณด้วยเมทริกซ์ จะเป็นการแปลง
-
เชิงเส้นเสมอหรือไม่?
-
ทีนี้ เงื่อนไขสองย่างที่ทำให้เป็นการแปลง
-
เชิงเส้นคืออะไร?
-
เรารู้ว่าการแปลงของเวกเตอร์สองตัว,
-
a บวก b, ผลรวมของเวกเตอร์สองตัว ควรเท่ากับ
-
ผลรวมของการแปลงแต่ละตัว
-
การแปลงของ a บวกการแปลงของ b
-
แล้วเงื่อนไขอีกอย่างคือว่า การแปลงของ
-
เวกเตอร์ตัวหนึ่งที่ยืดหด ควรเท่ากับ
-
การแปลงนั้นยืดหดด้วย
-
พวกนี้คือเงื่อนไขสองอย่างในการ
-
แปลงเชิงเส้น
-
ลองดูว่าการคูณเมทริกซ์ตรงตามเงื่อนไขหรือไม่
-
และผมได้แตะเรื่องนี้มาก่อน และผมบอกไว้
-
ว่าคุณควรพิสูจน์มัน
-
ผมถือว่าคุณรู้แล้ว, แต่ผมจะพิสูจน์ให้คุณ
-
ดูตรงนี้ เพราะผมเหนื่อยที่จะบอกว่าคุณ
-
ควรพิสูจน์มันแล้ว
-
ผมควรทำอย่างน้อยครั้งหนึ่ง
-
ลองดูกัน, การคูณเมทริกซ์
-
ถ้าผมคูณเมทริกซ์ A กับเวกเตอร์ x, เรารู้ว่า --
-
ขอผมเขียนมันแบบนี้นะ
-
เรารู้ว่านี่เท่ากับ
-
-- ผมบอกว่าเมทริกซ์ของเรา
-
สมมุติว่านี่คือ m คูณ n เมทริกซ์
-
เราสามารถเขียนเมทริกซ์ใดๆ
-
เป็นอนุกรมของเวกเตอร์คอลัมน์
-
งั้นเจ้านี้จะเป็นเวกเตอร์คอลัมน์ n ตัว
-
สมมุติว่ามันคือ v1, v2 ไปจนถึงคอลัมน์เวกเตอร์ vn
-
แล้วเจ้าพวกนี้แต่ละตัว จะมีองค์ประกอบ m ตัว
-
คูณ x1, x2 ไปจนถึง xn
-
และเราเห็นมาแล้วหลายครั้งมาก่อน
-
นี่, ตามนิยามการคูณเมทริกซ์กับเวกเตอร์
-
มันเท่ากับ x1 คูณ v1
-
นั่นคูณนั่น
-
สเกลาร์นี่คูณเวกเตอร์นั้น บวก x2 คูณ v2, ไปจนถึง
-
บวก xn คูณ vn
-
นี่ก็คือนิยามของการคูณเมทริกซ์เวกเตอร์
-
และแน่นอน, นี่จะเท่ากับ -- ผมทำไปใน
-
ตอนต้นวิดีโอแล้ว
-
นี่จะเป็นตรงนี้, เวกเตอร์นี้จะ
-
เป็นสมาชิกของ Rm
-
มันจะมีองค์ประกอบ m ตัว
-
สิ่งที่เกิดขึ้นหากผมเอาเมทริกซ์ A มา, เมทริกซ์ A ขนาด
-
m คูณ n, และผมคูณมันด้วยผลบวกของเวกเตอร์ a กับ b?
-
ผมสามารถเขียนมันใหม่ได้ตรงนี้
-
งั้นเมทริกซ์ A ของผมคูณ
-
ผลบวกของ a กับ b, เทอมแรกจะเป็น a1 บวก b1
-
เทอมที่สองคือ a2 บวก b2, ไปจนถึง n บวก bn
-
นี่เหมือนกับอันนี้
-
ผมไม่ได้บอว่า A ของ a บวก b
-
ผมบอกว่า A คูณ
-
บางทีผมควรเขียน A ดอตตรงนี้
-
ผมกำลังคูณเมทริกซ์อยู่
-
ผมต้องระวังสัญลักษณ์ที่ใช้ด้วย
-
นี่คือการคูณเมทริกซ์กับเวกเตอร์
-
มันไม่ใช่การดอตโปรดัคของเมทริกซ์อันใหม่
-
นี่ก็เหมือนกับ
-
การคูณนี่ตรงนี้
-
และจากสิ่งที่ผมเพิ่งบอกคุณไปตรงนี้, ซึ่งเราเห็น
-
มาหลายต่อหลายครั้งแล้ว, นี่ก็เหมือนกับ a1 บวก
-
b1 คูณคอลัมน์แรกใน A, ซึ่งก็คือเวกเตอร์
-
นั่นตรงนั้น
-
A นี่ก็เหมือนกับ A นี่
-
งันคูณ v1
-
บวก a2 บวก b2 คูณ v2, ไปจนถึง an
-
บวก bn คูณ vn
-
-
-
เทอม xi แต่ละตรงนี้ ถูกแทนด้วย
-
เทอม ai บวก bi
-
x1 แต่ละตัวตรงนี้แทนที่ด้วย a1 บวก b1 ตรงนี้
-
นี่เท่ากับอันนี้
-
แล้วจากความจริงที่ว่า เรารู้ว่าเวกเตอร์คูณ
-
สเกลาร์มีสมบัติการกระจาย, เราสามารถ
-
มองได้ว่า นี่เท่ากับ a1 คูณ v1
-
ขอผมเขียนเทอม a1 ทั้งหมดตรงนี้นะ. ขอผมเขียน
-
นี่. a1 คูณ v1 บวก b1 คูณ v1 บวก a2 คูณ v2 บวก
-
b2 คูณ v2, ไปจนถึงบวก an คูณ vn
-
บวก bn คูณ vn
-
แล้วถ้าเราสามารถเรียงมันใหม่, ถ้าเรา
-
จับกลุ่ม a ทั้งหมดเข้าด้วยกัน, เทอม a ทั้งหมดเข้าด้วยกัน,
-
เราจะได้ a1 บวก -- ขอโทษที
-
a1 บวก -- ขอผมเขียนมันแบบนี้ดีกว่า. a1 คูณ v1 บวก a2 คูณ
-
v2 บวก, ไปจนถึง an บวก vn
-
ผมแค่รวมเทอม a ทั้งหมดเข้า
-
เราจะได้ บวกเทอม b ทั้งหมด. เทอม b ทั้งหมด ผมจะทำ
-
ด้วยสีนี้
-
เทอม b ทั้งหมดอยู่ตรงนี้
-
ได้บวก b1 คูณ v1 บวก b2 คูณ v2, ไปจนถึงบวก
-
bn คูณ vn
-
นั่นคือเจ้านั่นตรงนั้น
-
เท่ากับประโยคนี่ตรงนี้, ผมแค่
-
จับกลุ่มทุกอย่างใหม่, ซึ่งแน่นอน, เท่ากับ
-
ประโยคนั่นตรงนั้น
-
แต่นี่เท่ากับอะไร?
-
นี่เท่ากับเวกเตอร์ของผม -- คอลัมน์พวกนี้คือ จำไว้,
-
คอลัมน์ของเมทริกซ์ A ใหญ่
-
นี่จึงเท่ากับเมทริกซ์ A ใหญ่ คูณ a1, a2, ไปจนถึง
-
an, ซึ่งก็คือเวกเตอร์ a ของเรา
-
แล้วนี่เท่ากับอะไร?
-
นี่ก็เท่ากับ บวก v1 พวกนี้
-
พวกนี้คือคอลัมน์ของ A, ดังนั้นมันเท่ากับเมทริกซ์
-
A คูณเวกเตอร์ b
-
b1, b2 ไปจนถึง bn
-
นี่คือเวกเตอร์ b ของผม
-
เราเพิ่งแสดงให้คุณเห็นไปว่า ถ้าผมมีเวกเตอร์สองตัว, a กับ b,
-
แล้วคูณมันด้วยเมทริกซ์, มัน
-
เหมือนกับการคูณเวกเตอร์แต่ละตัวด้วย
-
เมทริกซ์ก่อนแล้วค่อยบวกมันเข้า
-
เราจึงพอใจแล้ว -- และนี่คือเมทริกซ์ขนาด m คูณ n
-
เราได้ทำตามเงื่อนไขแรกนี่ตรงนี้แล้ว
-
แล้วเงื่อนไขที่สองล่ะ?
-
อันนี้ยิ่งเข้าใจง่ายกว่าเดิม
-
c คูณ a1, ขอผมเขียนมันแบบนี้นะ
-
เวกเตอร์ a คูณ -- ขอโทษที
-
เมทริกซ์ A ใหญ่คูณเวกเตอร์ a เล็ก -- ขอผมทำ
-
แบบนี้เพราะผมอยากได้ -- คูณ
-
เวกเตอร์ c a เล็ก
-
ผมกำลังคูณเวกเตอร์ผมด้วยสเกลาร์ก่อน. เท่ากับ
-
-- ผมเขียนเมทริกซ์ A ใหญ่ได้
-
ผมได้ระบุคอลัมน์ของมันแล้ว
-
มันคือ v1, v2 ไปจนถึง vn
-
นั่นคือเมทริกซ์ A ของผม
-
แล้ว, ca เป็นอย่างไร?
-
ca, คุณก็แค่คูณสเกลาร์นี่กับแต่ละ
-
เทอมของ a
-
มันก็คือ c a1, c a2, ไปจนถึง c an
-
แล้วนี่เท่ากับอะไร?
-
เรารู้ว่านี่, เราเห็นมาหลายครั้งก่อนหน้านี้
-
แล้ว
-
มันก็เท่ากับ -- ผมจะเขียนต่ำลงหน่อย
-
นั่นเท่ากับ c a1 คูณเวกเตอร์คอลัมน์นี่, คูณ v1
-
บวก c a2 คูณ v2 คูณเจ้านี่, ไปจนถึง
-
บวก c an คูณ vn
-
-
-
และถ้าคุณดึง c นี่ออกมา, เหมือนเดิม, การคูณ
-
สเกลาร์กับเวกเตอร์ มีสมบัติ
-
การกระจาย
-
ผมเชื่อว่า ผมทำวิดีโอไปแล้ว, แต่มัน
-
พิสูจน์ได้ง่ายมาก
-
นี่จะเท่ากับ c คูณ -- ผมจะใช้แค่สี
-
เดียวแล้วนะตอนนี้ -- a1 v1 บวก a2 v2 บวกไป
-
จนถึง an vn
-
แล้วนี่เท่ากับอะไร?
-
นั่นก็แค่เมทริกซ์ A ของเราคูณเวกเตอร์ -- หรือ
-
เมทริกซ์ A ใหญ่
-
บางทีผมใช้ตัวอักษร A เยอะไปหน่อย
-
เมทริกซ์ A ใหญ่ คูณเวกเตอร์ a เล็ก
-
-
-
โดย a เล็กก็แค่เจ้านี่ตรงนี้, a1, a2
-
ไปเรื่อยๆ
-
เจ้านี่ตรงนี้ เท่ากับอันนั้น
-
ผมเพิ่งแสดงให้คุณเห็นว่า ถ้าผมเอาเมทริกซ์มาแล้วคูณมัน
-
ด้วยเวกเตอร์ที่คูณกับสเกลาร์ก่อน,
-
มันก็เหมือนกับ การคูณเมทริกซ์กับเวกเตอร์
-
ก่อนแล้วค่อยคูณด้วยสเกลาร์
-
เราได้แสดงให้คุณเห็นแล้วว่า เมทริกซ์คูณเวกเตอร์ หรอื
-
ผลคูณระหว่างเมทริกซ์กับเวกเตอร์ เป็นไปตาม
-
เงื่อนไขการแปลงเชิงเส้น และเงื่อนไขนั้น
-
และบทเรียนยิ่งใหญ่ตรงนี้ คือการคูณเมทริกซ์
-
และนี่คือบทเรียนสำคัญ
-
-
-
การคูรเมทริกซ์ หรือการคูณเมทริกซ์กับเวกเตอร์
-
เป็นการแปลงเชิงเส้นเสมอ
-
-
-
และนี่เป็นหมายเหตุข้างๆ
-
ในวิดีโอหน้า ผมจะแสดงว่า การแปลงเชิงเส้น
-
ใดๆ -- นี่คือผลที่ทรงพลังมาก -- สามารถ
-
แทนได้ด้วยผลคูณเมทริกซ์ หรือด้วย --
-
การแปลงใดๆ ต่อเวกเตอร์ใดๆ สามารถเขียนได้
-
เป็นผลคูณของเวกเตอร์กับเมทริกซ์
-
มันมีผลยิ่งใหญ่ และคุณก็รู้, เราจดไว้ข้างๆ
-
เพื่อผูกอันนี้เข้ากับชีวิตประจำวันของคุณ
-
คุณมี เอกซ์บอกซ์, เพลย์สเตชั่นของโซนี่, คุณก็รู้, คุณมี
-
โปรแกรมกราฟฟิค 3 มิติ โดยคุณวิ่งไล่
-
แล้วยิงของต่างๆ
-
วิธีที่ซอฟต์แวร์นั้นแปลงโปรแกรมพวกนั้น แล้ว
-
คุณเห็นภาพได้จากมุมต่างๆ, คุณ
-
มีลูกบาศก์ แล้วถ้าคุณมองทางนี้หน่อย,
-
ลูกบาศก์จะดูเหมือนมันถูกหมุน, แล้วคุณ
-
ขึ้นหรือลง, พวกนี้ล้วนเป็น
-
การแปลงของเมทริกซ์
-
และเราจะทำในรายละเอียดต่อไป
-
พวกนี้ล้วนเป็นการแปลงของเวกเตอร์ หรือตำแหน่ง
-
ของเวกเตอร์ และเราจะทำโดยละเอียดอีกมากต่อไป
-
และทั้งหมดนั่น ที่จริงแล้วคือการคูณเมทริกซ์
-
ทั้งหมดนี้ที่คุณทำในโลกเกม
-
สามมิติ ในเอกซ์บอกซ์ หรือเครื่องเพลย์สเตชั่น, พวกมัน
-
ก็แค่การคูณเมทริกซ์
-
และผมจะพิสูจน์ให้คุณดูในวิดีโอหน้า
-
แล้วเวลาคุณเห็นกราฟฟิกการ์ด หรือ
-
กราฟฟิคเอ็นจิน, พวกมันก็คือ -- คุณก็รู้, เรากำลัง
-
ข้ามจากโลกทฤษฎีแล้ว
-
แต่กราฟฟิคโปรเซสเซอร์พวกนี้, มันต่อวงจร
-
เพื่อการคูณเมทริกซ์โดยเฉพาะ
-
ถ้าผมใช้ซีพียูประเภททั่วไป, ผมต้อง
-
ใช้ซอฟต์แวร์เขียนว่าจะคูณเมทริกซ์อย่างไร
-
แต่ถ้าผมสร้างเอกซ์บอกซ์ หรืออะไรที่ 99% ของ
-
สิ่งที่ทำ คือการหมุนวัตถุนามธรรมพวกนี้
-
และแสดงมันในแบบที่แปลงแล้ว, ผมก็๕วร
-
มีฮาร์ดแวร์, ชิบ สำหรับงานนั้นโดยเฉพาะ, โดยมันทำอย่างเดียว -- มัน
-
ถูกสร้างต่อวงจรไว้ -- เพื่อคูณเมทริกซ์อย่างเดียว
-
และนั่นคือกราฟฟิคโปรเซสเซอร์ หรือกราฟฟิคเอนจิ้น
-
นั่นเอง
-
-