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数学矩阵乘法,形象直观的“2X2矩阵”乘法运算的本质原理

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内容导航:1、数学矩阵乘法:形象直观的“2X2矩阵”乘法运算的本质原理2、数学矩阵乘法,团子讲数学-矩阵除法

1、数学矩阵乘法:形象直观的“2X2矩阵”乘法运算的本质原理

2X2矩阵是线性变换中的基本矩阵,关于它的运算大家早已熟悉,但你知道它背后的原理吗?

先来了解几个运算概念

保持i不变,j在平面上旋转,向一边挤压,这样的变换矩阵我们称为剪切矩阵。

数学矩阵乘法,形象直观的“2X2矩阵”乘法运算的本质原理

由此可得出xy在剪切变换后的位置。

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我们来看一个图形的两次变换:

i j逆时针旋转90度

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在经过剪切变换,就得到如图的样式

数学矩阵乘法,形象直观的“2X2矩阵”乘法运算的本质原理

所以这个变换就是旋转和剪切的复合变换,假设i j变换后的向量是i=<-1,0> j=<1,1>

就得到如下等式

数学矩阵乘法,形象直观的“2X2矩阵”乘法运算的本质原理

整理就得到一个2X2矩阵,

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这样的推导是否正确的,来看一个旋转和剪切的过程的例子。可以说明这一点

​我们分部来看2X2矩阵相乘的意义,M2是个剪切矩阵,M1第一列在图中的位置

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M2乘以<1,1>就得到如图的位置

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M2乘以<-2,0>就得到如图的位置

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最后就得到如下结果

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上述的原理具有普遍性:

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最终得到通用的2X2矩阵乘法公式:

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矩阵相乘是否满足交互率呢?

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请点击输入图片描述

同样单位矩阵,先剪切变换,后旋转变换的图形:

i <1,0>,剪切后<1,0>,旋转90度后<0,1>

j<0,1>,剪切 后<1,1>,旋转90度后<-1,1>

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同样单位矩阵,先旋转变换,后剪切变换的图形:

i<1,0>,旋转90度后<0,1>,剪切后<1,1>

j<0,1>,旋转90度后<-1,0>,剪切后<-1,0>

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所以明显两个图形不一样,所以矩阵不满足乘法交换律

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是否满足结合律呢?有兴趣的朋友可以自己验证下

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以上就是矩阵复合运算,也就是2X2矩阵的乘法运算。

2、数学矩阵乘法,团子讲数学-矩阵除法

大家好,今天我们来讲矩阵除法。上一次,我们说过了怎么做乘法,其实除法里面也包含了乘法的。

团子录制了一个视频讲如何做矩阵除法,欢迎观看!https://www.ixigua.com/i6775829718005449220/

那么我们进入主题。

在矩阵中,其实除法并不是除法,而是乘以除数的倒数。

在整数中,3/2=3*1/2,而1/2就是2的倒数。一个数的倒数乘以自己等于1。

在矩阵中,也是一样的,那么怎么找一个矩阵的倒数呢?我们需要用到行列式。

这里我们来说一说二阶矩阵里,如何找行列式。其实只要交叉相乘,再相减就可以了,比如这个例子:

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这就是行列式。知道了一个矩阵的行列式,就可以找它的倒数了。

对于找矩阵的倒数有一个公式,如果这个矩阵是(a,b)/(c,d)

那它的倒数就是:

数学矩阵乘法,形象直观的“2X2矩阵”乘法运算的本质原理

知道了怎么找一个矩阵的倒数,就可以做矩阵除法啦!我们只要找到除数的倒数,再用被除数乘以它就可以了。比如:

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要找到除数的倒数:

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然后用被除数乘以它(黄笔):

数学矩阵乘法,形象直观的“2X2矩阵”乘法运算的本质原理

这个就是矩阵的除法。

现在,我们来公布上次谜题的答案:

问题:你的父母有包括你在内的六个儿子,每个儿子都有一个姐姐。 请问,这个家庭有几口人?

答案:九个。 两个父母,六个儿子和一个女儿。 他们都有一个姐姐(不是六个姐姐)。

现在进入今天的趣味谜题:你离开你的营地,向南徒步3英里。 向东转,走了3英里。 然后转北,徒步3英里,这时你碰到你的帐篷里的一只熊在吃你的食物! 请问,熊是什么颜色的?

答案我们下一篇文章公布

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