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矩阵是什么:行、列与维数

认识矩阵——一个由数字组成的长方形方阵。学会读取它的元素、数清它的行与列、说出它的维数,并认出特殊的方阵、零矩阵和单位矩阵。

一个数字方阵

矩阵就是把一些数字排成长方形,按水平的和竖直的对齐,并用括号框起来。里面的每个数字称为一个元素。整个想法就是这样——矩阵把许多数字装进一个整齐的包裹,让我们可以把一张数据表,或一整组方程的系数,当作一个单一对象来携带。

       column 1  column 2  column 3
row 1 [   2        -1         0   ]
row 2 [   5         3         7   ]

This matrix has 2 rows and 3 columns.
The entry in row 2, column 3 is 7.
We write it a(2,3) = 7.
读一个 2×3 矩阵:每个元素都有一个地址(先行,后列)。

维数与形状

矩阵的维数(或尺寸)写作“行×列”。有 2 行 3 列的矩阵就是 2 × 3 矩阵,读作“二乘三”。当行数等于列数时,我们就有了一个方阵——而方阵正是能拥有行列式和逆矩阵的那一类,这也是本轨道后面真正威力所在。

两个装着相同数字但形状不同的矩阵并不是同一个矩阵——形状很重要。1 × 3 的矩阵(一行)叫行矩阵;3 × 1 的矩阵(一列)叫列矩阵。这些“瘦长”的矩阵正是我们用来打包单个点或一列数值的方式。

  1. 数水平的行——这是第一个数字。
  2. 数竖直的列——这是第二个数字。
  3. 把尺寸写成行×列;若两者相等,它就是方阵。

两个特殊矩阵

零矩阵的每个元素都等于 0;它的作用就像数字 0——加上它什么都不改变。单位矩阵记作 I,是方阵,主对角线(左上到右下)上全是 1,其余位置全是 0。在矩阵乘法中它的作用就像数字 1:乘以 I 不会改变一个矩阵。

Zero matrix (2x2):     Identity matrix I (3x3):
[ 0  0 ]               [ 1  0  0 ]
[ 0  0 ]               [ 0  1  0 ]
                       [ 0  0  1 ]

The diagonal of I is all 1's; everything off it is 0.
零矩阵与单位矩阵——矩阵世界里的 0 和 1。