矩阵运算
A
×
B
×
一张会做事的数字表格
矩阵看上去像一张数字表,用起来却像一条指令。用它去乘一个点,这个点就动了:被旋转、被拉伸、被错切,或者被压扁。所以凡是许多量一起变化的地方,都会冒出矩阵——图形、统计、工程、机器学习——这里的这些运算之所以长成这个样子,也是因为它。加法把两条指令合起来,乘法则是先执行一条,再执行另一条。
三步上手
- 1 先设定每个矩阵的尺寸,再把格子填满。
- 2 选运算。对你填的尺寸不适用的那些,会直接说明,而不是替你瞎猜。
- 3 看结果那张表格。行列式返回的是一个数,不是矩阵。
为什么 A × B 不等于 B × A
矩阵乘法是"复合":A × B 的意思是先做 B,再做 A。顺序之所以要紧,和它在现实世界里要紧是同一个道理——先把一本书转个方向再翻面,和先翻面再转方向,落点是不一样的。工具忠实地保留了这个顺序,所以把 A 和 B 对调,答案通常会变,有时甚至连乘法都做不成了。
行列式在告诉你什么
行列式量的是这个矩阵把面积或体积放大了多少,它的正负号则说明取向有没有被翻转。行列式为 3,面积变成三倍;为 -1,大小不变但一切被镜像。行列式为零,意味着这个变换把空间压成了更薄的东西——平面压成直线,直线压成一点——信息就此丢失;这正是为什么没有任何逆矩阵能把它找回来。
矩阵 - 常见问题
因为乘积里的每一个元素,都是 A 的一行和 B 的一列配对得来的,而配对只有在两者长度相同的时候才成立。一个三乘二的矩阵可以乘一个二乘五的,得到三乘五;它乘不了一个三乘五的。这条规则不是随意加的限制,而是乘法实际在算什么的必然结果。