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向量:箭頭與一串數

[[vector|向量]] 有兩副面孔:一支帶長度與方向的幾何箭頭,和一串整齊的 [[coordinate-vector|座標]]。學會隨心在兩幅圖像間來回切換,從二維一直到更高維。

圖像一:一支箭

想象你站在一個街角,對朋友說:「向東走 4 步,再向北走 1 步。」這條指令就是一個 向量:它有長度(多遠)和方向(朝哪邊)。把它畫成一支從起點指向終點的箭。

圖像二:一串數

我們可以把同一條指令寫成一串短短的數:(4, 1)。第一個數是向東的量,第二個數是向北的量。這些就是它的 座標——把那支箭精確釘住的數。

arrow:  4 east, 1 north
list:   (4, 1)
same vector, two notations
箭頭和這串數說的是同一件事。

在兩幅圖像間來回切換,是線性代數中最有用的一個習慣。箭頭給你直覺;數串讓你計算。像 2 這樣的 純量 不過是把這串裡每個數都翻倍。

紙面之外:三維及更高

再添上第三個數,你就描述了三維空間裡的箭頭:(4, 1, 2) 也許表示向東、向北、再向上。沒有理由就此打住。一串 100 個數就是一個 100 維的向量——你畫不出它,但你照樣能用完全一樣的方式去相加、去縮放。