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什麼是矩陣?

矩陣不過是一格一格的數字,但這張格子可以有三種讀法——一張資料表、一行行向量的清單、一台搬動向量的機器。在合適的時機選對讀法,線性代數就懂了一半。

一格一格的數字

矩陣 就是一個按列和行排好的長方形數字格子。當一個矩陣有 m 列 n 行時,我們就說它是 m 乘 n 的——永遠是列在前、行在後。下面這個矩陣是 2 乘 3 的:兩列,三行。

A = [[1, 2, 3],
     [4, 5, 6]]   <- 2 rows, 3 columns (2-by-3)
每個數字都有一個 (列, 行) 的位置。

三種讀法

讀法一——資料表。 列是一條條記錄,行是一個個特徵。三個學生,每人兩科成績:它就是一張擦掉了邊框的試算表。

讀法二——一行行 [[vector|向量]] 的清單。 把格子直著切成一條條。每一行都是一個 向量,矩陣就是這些向量並肩站在一起。這是我們最常用的讀法。

讀法三——一台機器。 餵給矩陣一個向量,它就還給你一個新向量。在這種讀法裡,矩陣是一個*函數*:輸入數字,輸出數字。下一篇指南整篇都活在這種讀法裡。

翻一下:轉置

轉置(記作 A^T)把矩陣沿對角線翻過來:列變成行,行變成列。一個 2 乘 3 的矩陣會變成 3 乘 2。這是把「一行行的清單」變成「一列列的清單」而一個數字都不丟的最乾淨辦法。

A   = [[1,2,3],     A^T = [[1,4],
       [4,5,6]]            [2,5],
                           [3,6]]
轉置:2 乘 3 翻成 3 乘 2。