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线性组合与张成

缩放几个 [[vector|向量]],再把它们加起来,你就造出了一个 [[linear-combination|线性组合]]。问一句“我究竟能到达哪里?”,你就发现了 [[span|张成]]——一条线、一个平面,或更多。还有对冗余的初次暗示。

像调配方一样混合向量

线性组合 就是一份配方:拿几个向量,决定每个用多少(这些用量就是 标量),按量缩放它们,再把结果加起来。想象两种颜料,以及你各倒入多少。

v = (1, 0)   w = (0, 1)
3*v + 2*w = (3, 0) + (0, 2) = (3, 2)
取用量 3 和 2,缩放后相加,落到 (3, 2)。

张成:你能到达的一切地方

现在允许使用任意的用量。你可能命中的所有点构成的集合,就是这些向量的 张成。用上面的 v = (1, 0) 与 w = (0, 1),通过选取不同的用量,你能到达平面上的每一个点——它们的张成就是整个二维平面。

但单独一个向量只张成一条直线——把一支箭上下缩放,只是让你沿着它的方向滑动。两支指向不同的箭,则撑开整个平面。张成不过是对“能到达什么?”这一问题的回答。

冗余的初次品尝

如果你再添上第三个向量,而它本就落在你能到达的某条线上,比如 (2, 0),会怎样?它什么新东西都没添——凡是它能帮你到达的点,本就已经可达。那支多出来的箭是冗余的,而识别这种冗余,正是不久之后的一大主题。

这里有个可爱的事实,揣在口袋里备用:任何一组向量经过原点的张成,总是构成一块平直、规矩的空间,称为 子空间——绝不会是弯曲或破碎的形状。