线性无关、基与秩

秩-零化度定理(rank-nullity theorem)

秩-零化度定理是矩阵的一条守恒律:秩 + 零化度 = 列数。列数就是输入空间的维数,所以每一个输入方向都必须被归到两个桶中的一个。

想象矩阵在给它的输入方向分类。有些方向挺过了变换,作为真正的输出出现,它们的数目就是秩。其余的被压扁到零、消失不见,它们的数目就是零化度。既没有丢失也没有凭空产生,所以这两个数加回去必定等于输入的个数。

正是这一个等式,让许多事实彼此相扣。如果一个高矩阵有 5 列、秩为 3,那么恰好有 2 个输入方向塌缩,于是 A*x = b(在有解时)的解集是一个二维的解族。给触及范围加一个方向,你就得从自由度里减去一个。

5 columns, rank = 3 -> nullity = 5 - 3 = 2

三个输入方向作为输出存活,两个塌缩到零,3 + 2 又回到我们最初的 5。

这里的列数指的是输入维数,所以对作用在 R^n 上的矩阵,它正好是 n。

又称
dimension theoremrank plus nullity秩-零化度定理维数定理秩零化度定理