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基与维数

基是「刚刚好」的集合:无关,所以没有多余;张成,所以没有遗漏。一个空间的每个基大小都相同——这个数就是维数。

同时干两件事

一个空间的 必须同时做到两件事:无关(没有多余向量,所以尽可能小)并 张成 整个空间(所以能造出每个向量,毫无遗漏)。去掉一个向量它就不再张成;加上一个向量它就不再无关。它是完美的构造集合

坐标变得唯一

好处就在这里。因为基是无关的,每个向量在它之下都有恰好一个 坐标 配方——有且仅有一组系数。张成保证配方存在;无关保证配方唯一。正是这种唯一性,让坐标成为可靠的地址系统。

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
同一个向量,在不同基下有不同坐标——但在每个基内都是唯一的。

每个基大小都一样

一个深刻的事实:同一个空间的任意两个基,向量个数完全相同。你可以挑不同的基,但永远改不了这个数目。这个固定的数目就是空间的 维数——平面是 2,普通空间是 3,R^n 是 n。