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线性方程组

一堆线性方程,其实是一个藏在明处的矩阵方程 A*x = b。看穿这一点,几何就跟着来了:每个方程是一条直线(或一个平面),解方程就是找它们全都相交的地方——这种相交可能恰好发生在一处、一处也没有,或无穷多处。

从方程到 A*x = b

线性方程组 是若干个含同样未知数的方程,其中每个未知数都只被一个数字乘着、再相加——没有平方,也没有未知数相乘。看下面这一对含 x 和 y 的方程。

  2x + 1y = 5
  1x + 3y = 6

packs into  A*x = b  with
  A = [[2,1],[1,3]]   x = (x,y)   b = (5,6)
系数变成 A,未知数变成 x,右边变成 b。

用上一篇的「列」视角来读 A*x:我们其实在问,哪一组权重 x 能让 A 各列的混合恰好等于 b。整个方程组就坍缩成一行整齐的式子:**A*x = b**。

几何意义:直线在哪里相交

每个含两个未知数的方程,都在平面上画出一条直线。一个解,就是同时落在每一条直线上的点 (x, y)。换成三个未知数,每个方程就是空间里的一个平面,而解就是所有平面共有的那个点。

一个、没有,还是无穷多个

两条直线之间恰好只有三种关系,方程组也是如此:它们交于一点(唯一解)、平行且永不相碰(无解),或者本就是同一条线(无穷多个解)。没有第四种情形——线性方程组绝不会恰好有两个或恰好五个解。