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学习笔记--1

·2377 字·5 分钟
Tino
作者
Tino
如果生活乱成一锅粥,我就把它吃下肚。
目录

线性代数
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矩阵的乘算
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关于矩阵的乘算,有以下几点:

1.符合结合律

2.不符合交换律

3.以Ax=B为例,A的列数需要等于x的行数

4.以AB=C为例,运算方式有以下几种:

a.C中第i行第j列的数等于A第i行与B第j列的乘积得到的1x1方阵中的数。

b.C中列为A中列的线性组合,即C中第i列即为B中第i列第j行那个数作为系数乘以A中第j列并相加的和。

c.C中行为B中行的线性组合,即C中第i行即为A中第i行第j列那个数作为系数乘以B中第j行并相加的和。

d.C为遍历A第i列与B第i行乘积并相加的和。

e.分区,即可以对矩阵如同切蛋糕一般分区,一个分区形成一个整体,但在分区之后仍要满足上述中的第3点,随后就可以以分区的形式进行乘算,不过这并不能让运算变得简单(就算是高斯也不能让这种方法在运算上起多大作用)。

(个人建议利用b与c来进行日常运算,而b,c,d可以试着用a来理解,可以认为b,c是a延伸出来的二级结论) 5.矩阵的乘算可以视作一种对最左侧矩阵的连续变换,而根据结合律,可以将这些变换乘起来变为总变换,也容易理解不符合交换律的原因,毕竟变换的顺序不同,得到的结果也不同,玩过魔方就应该深有体会。

逆矩阵
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我把逆矩阵简称为逆

1.在说矩阵的逆之前,先指明特征矩阵I,I为左上到右下对角线全为1而其他位置全为0的方阵。

2.并不是所有的矩阵都有逆,准确地说,只有方阵才有可能有逆,矩阵A的逆为A的右上角有个-1,为方便,用斜体代表矩阵的逆,矩阵的逆A满足AA=I=AA。

3.但方阵也不一定有逆,只有当方阵满秩时才有逆。

4.不可逆的也叫奇异的,即Singular=No inverse;同理,可逆的就是非奇异的,即non singular=invertible

5.一个求具有逆的方阵的逆的方法,称为Gauss-Joran elimination (solve multi-equations at once):

一般而言,用公式A*A*=I来求A的逆的方法需要解多个方程,而该方法可以将解这些方程的过程整合为一个过程,如我现在想求A的逆,只需要在A的右侧添加一个与A等阶的特征矩阵I,即写作AI,AI是一个整体的矩阵,左侧是A右侧是I,接着以一般性的消元办法将原左侧的A消成I,这是原来的I就变成了A的逆,而此过程中消元利用的矩阵称为消元矩阵E的分支,这些分支按顺序乘起来就是E。

鞋袜原则
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如果对A进行了一个B的变换,即进行乘法AB,又进行了一个C的变换,此时进行乘法ABC,若想将ABC得到的结果还原为A,就需要先乘以C的逆,再乘以B的逆,相当于C是穿在最外面的,需要先脱掉。(化学实验装置的安装与拆卸好像也有这么个规律…)(当然,这里的B与C都是可逆的。)

矩阵的转置(Transpose)
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定义就是A的转置的第i行第j列的数为A第j行第i列的数。

1.AB的转置等于B的转置再乘上A的转置。

2.若A可逆,则A的转置的逆等于A的逆的转置。

证明:为方便,设B为A的逆

  有AB=I
  
  两边同时取转置,
  
  (AB)转置=I
  
  根据第一条,有B的转置乘上A的转置等于I
  
  同理,由BA=I,
  
  得到A的转置乘上B的转置等于I
  
  这说明B的转置为A的转置的逆矩阵。而逆矩阵唯一,从而得证。

一个便捷性的记法
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有时会对A进行消元变换,如opqA=U,记opq的逆为lmn,从而根据鞋袜原则,等式A=nmlU,记E=opq,L=nml,经过举例很容易发现L只需把每步的数字记录在对应的位置即可,从而更易读。

运算量
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将一个n阶方阵化简为三角的运算量为n的三次方的三分之一,由平方数累和/积分可得。

对称矩阵(Symmetric matrices)
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即以对角线成轴对称的矩阵

1.这样的矩阵A满足:A的转置=A。

2.任意矩阵R,R的转置与R相乘得到的矩阵为对称矩阵。

证明:记R的转置为S,有(SR)的转置=S乘上S的转置=(SR),(RS)同理。

P矩阵
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P即permutation,排列组合的意思

P即为行/列被打乱的特征矩阵。

(P=identity matrix with reordered rows/columns)

向量空间
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条件/定义:对线性组合封闭且具有零向量(的空间)。(个人理解,严谨条件不表)

子空间
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可以理解为一个向量空间的子集

1.条件:自身也是向量空间且在原空间之内。

2.举例:R2中子空间有:

a.整个R2

b.过原点的线

c.零向量

从而同理也可得到R3的子空间:一切过原点的。

3.那么,在R3中,假设平面P与直线L均为R3的子空间(L不在P上),则P ∪L是不是R3的子空间呢?答案是否定的,它不对加法封闭,此处不举例(任意子空间只要不是包含关系,他们之间的并集基本上都不是子空间)。而任意子空间之间的交集是子空间。

列空间(Column Space)
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设矩阵A,有n列,列向量分别为a1,a2…an。则其列空间为其所有列向量的线性组合构成的集合。

1.列空间的维数看矩阵的秩。

2.设A为一个4x3的矩阵,x为由x1,x2,x3构成的3x1的列向量,b为由b1,b2,b3,b4构成的列向量,求解Ax=b,显然,这里有四个方程与3个未知数,不一定有解,而有解的条件就是b在A的列空间中。其余情况无解。这时A中的三个列向量叫作pivot columns。

3.列空间一定是子空间,把系数都换为0就是零向量,并且对线性组合封闭。假设A有5行,那么A的列空间就是R5的子空间。

行空间(Row Space)与列空间同理(矩阵的秩=行空间维数=列空间维数)

零空间(Null Space)
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参考列空间第二条,零空间就是令Ax=0的所有x的集合。

1.零空间是Rn的子空间,n为A的列数。这点很容易理解。

2.那么回到Ax=b(b≠0),其x的集合是子空间吗?不是。因为没有零向量。

Linux权威指南
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理念
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操作系统必须信任用户。

典型的操作系统功能
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1.内存管理
2.管理多任务处理
3.管理多个用户
4.进程管理
5.进程间通信(IPC)
6.设备管理
7.错误处理和记录
等。

旅客朋友们,下一站见!