線性代數筆記

行列式 (determinant)

二階行列式

\相乘-/相乘
設A=\begin{bmatrix}
a&b \\
c&d \\
\end{bmatrix}
則det(A) = a * d - b * c

反矩陣

二階反矩陣

\互換,/加負號,再乘上1/det(A)
設A=\begin{bmatrix}
a&b \\
c&d \\
\end{bmatrix}
則inv(A) = 1/det(A) * \begin{bmatrix}
d&-b \\
-c&a \\
\end{bmatrix}

可逆矩陣 invertible matrix

又稱非奇異矩陣(nonsingular matrix)
奇異:x ≠0 使得Ax = 0
若A為可逆,則

  1. 存在B使得BA=In=AB
  2. 反矩陣存在
  3. Ax = 0只有零解 => Ax = 0的唯一解為x = 0
  4. A列等價於In
  5. rank(A) = n
  6. A為若干基本列矩陣乘積
  7. det(A) ≠ 0 (可以想想二階的情形,若det(A) = 0,套進二階反矩陣公式時,因分母不得為0,故反矩陣不存在 )
  8. adj(A)可逆
  9. A的row / col vector線性獨立

向量空間

10公設

  1. 向量加法封閉性
  2. 純量積封閉性
  3. 向量加法交換性
  4. 向量加法結合性
  5. 向量加法單位元
  6. 向量加法反元素
  7. 純量積對向量加法分配性
  8. 純量積對純量加法分配性
  9. 純量乘法對純量積結合性
  10. 純量積之單位元

子空間

子空間的充要條件

\((V, +, \cdot)\)為佈於F的向量空間,且\(W \subseteq V, W \neq \emptyset\),則下列等價

  1. \((W, +, \cdot)\)\((V, +, \cdot)\)的子空間
  2. \(\forall \alpha \in F, u,v \in W\),則\(u + v \in W\)\(\alpha v \in W\)
  3. \(\forall \alpha, \beta \in F, u,v \in W\),則\(\alpha u + \beta v \in W\)
  4. \(\forall \alpha \in F, u,v \in W\),則\(\alpha u + v \in W\)
  5. \(\forall \alpha_i \in F, v_i \in W, i = 1, 2, \dots, k\),則\(\sum_{i=1}^{k} \alpha_i v_i \in W\)

子空間的必要條件

若W為V的子空間,則

  1. \(0 \in W\)
  2. \(v \in W\),則\(-v \in W\)

四個基本子空間

  1. 行空間
  2. 列空間
  3. 核空間
  4. 左核空間