線性無關、基與秩

秩(rank)

一個矩陣的秩,是它的列中真正獨立的有幾條,也就是把那些只是別人組合的列丟掉之後,還剩多少條指向真正全新方向的列。出人意料的是,改成數獨立的行,你會得到完全相同的數,所以一個矩陣只有一個秩。

換個說法,秩是列空間的維數:當矩陣作用在向量上時,它真正能觸及多少個實在的方向。一個寫成三列的 3x3 矩陣看起來像是三維的,但若其中一列是另外兩列之和,它的秩就只有 2,會悄悄把空間壓扁到一個平面上。

秩衡量的是矩陣真正的工作能力。滿秩意味著它毫不浪費;秩偏低則意味著某些方向已經塌縮,資訊丟失了。

A = [[1,2,3],[2,4,6]] -> row2 = 2*row1 -> rank = 1

兩列指向同一方向,所以只剩一個獨立方向:秩為 1。

獨立的列數和獨立的行數總是相等,這正是用行化簡來讀出秩是公平做法的原因。

又稱
matrix rank矩阵的秩矩陣的秩rank of a matrix