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線性組合與張成

縮放幾個 [[vector|向量]],再把它們加起來,你就造出了一個 [[linear-combination|線性組合]]。問一句「我究竟能到達哪裡?」,你就發現了 [[span|張成]]——一條線、一個平面,或更多。還有對冗餘的初次暗示。

像調配方一樣混合向量

線性組合 就是一份配方:拿幾個向量,決定每個用多少(這些用量就是 純量),按量縮放它們,再把結果加起來。想象兩種顏料,以及你各倒入多少。

v = (1, 0)   w = (0, 1)
3*v + 2*w = (3, 0) + (0, 2) = (3, 2)
取用量 3 和 2,縮放後相加,落到 (3, 2)。

張成:你能到達的一切地方

現在允許使用任意的用量。你可能命中的所有點構成的集合,就是這些向量的 張成。用上面的 v = (1, 0) 與 w = (0, 1),通過選取不同的用量,你能到達平面上的每一個點——它們的張成就是整個二維平面。

但單獨一個向量只張成一條直線——把一支箭上下縮放,只是讓你沿著它的方向滑動。兩支指向不同的箭,則撐開整個平面。張成不過是對「能到達什麼?」這一問題的回答。

冗餘的初次品嘗

如果你再添上第三個向量,而它本就落在你能到達的某條線上,比如 (2, 0),會怎樣?它什麼新東西都沒添——凡是它能幫你到達的點,本就已經可達。那支多出來的箭是冗餘的,而識別這種冗餘,正是不久之後的一大主題。

這裡有個可愛的事實,揣在口袋裡備用:任何一組向量經過原點的張成,總是構成一塊平直、規矩的空間,稱為 子空間——絕不會是彎曲或破碎的形狀。