線性無關、基與秩
秩-零化度定理(rank-nullity theorem)
秩-零化度定理是矩陣的一條守恆律:秩 + 零化度 = 列數。列數就是輸入空間的維數,所以每一個輸入方向都必須被歸到兩個桶中的一個。
想像矩陣在給它的輸入方向分類。有些方向挺過了變換,作為真正的輸出出現,它們的數目就是秩。其餘的被壓扁到零、消失不見,它們的數目就是零化度。既沒有丟失也沒有憑空產生,所以這兩個數加回去必定等於輸入的個數。
正是這一個等式,讓許多事實彼此相扣。如果一個高矩陣有 5 列、秩為 3,那麼恰好有 2 個輸入方向塌縮,於是 A*x = b(在有解時)的解集是一個二維的解族。給觸及範圍加一個方向,你就得從自由度裡減去一個。
5 columns, rank = 3 -> nullity = 5 - 3 = 2
三個輸入方向作為輸出存活,兩個塌縮到零,3 + 2 又回到我們最初的 5。
這裡的列數指的是輸入維數,所以對作用在 R^n 上的矩陣,它正好是 n。
又稱
另見