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基與維數

基是「剛剛好」的集合:無關,所以沒有多餘;張成,所以沒有遺漏。一個空間的每個基大小都相同——這個數就是維數。

同時幹兩件事

一個空間的 必須同時做到兩件事:無關(沒有多餘向量,所以盡可能小)並 張成 整個空間(所以能造出每個向量,毫無遺漏)。去掉一個向量它就不再張成;加上一個向量它就不再無關。它是完美的構造集合

座標變得唯一

好處就在這裡。因為基是無關的,每個向量在它之下都有恰好一個 座標 配方——有且僅有一組係數。張成保證配方存在;無關保證配方唯一。正是這種唯一性,讓座標成為可靠的地址系統。

Basis B = { (1,0), (0,1) }
v = (2, 3)  ->  coords [2, 3]

Basis C = { (1,1), (1,-1) }
v = (2, 3)  =  a*(1,1) + b*(1,-1)
  a + b = 2
  a - b = 3
-> a = 2.5, b = -0.5
same v, coords [2.5, -0.5] in basis C
同一個向量,在不同基下有不同座標——但在每個基內都是唯一的。

每個基大小都一樣

一個深刻的事實:同一個空間的任意兩個基,向量個數完全相同。你可以挑不同的基,但永遠改不了這個數目。這個固定的數目就是空間的 維數——平面是 2,普通空間是 3,R^n 是 n。