基与坐标系(阅读《理解矩阵》笔记)

来源:互联网 发布:linux口袋书 编辑:程序博客网 时间:2024/05/29 16:36

假设线性子空间的基B={v1,v2,...,vk}, 此时B定义了一个坐标系。向量 a = v1c1+v2c2+...+vkck,那么它们的系数(c1,c2,...,ck)便称为向量a在坐标系B下的坐标。换句话说,坐标是向量在某组基下的表示。注意的是,坐标是一个点。

向量也称为矢量,是具有方向和大小的量。

如果一组向量彼此线性无关,那么它们就可以成为度量这个线性空间的一组基,从而事实上成为一个坐标系,其中每一个向量都躺在一根坐标轴上,并且成为坐标轴的基本度量单位(长度为1)。

矩阵就是由一组向量组成的,如果矩阵非奇异的话,那么组成这个矩阵的那一组向量也就是线性无关的了,也就可以成为度量线性空间的一个坐标系。那么也可以说,矩阵描述了一个坐标系

同时,矩阵左乘表示对象的运动。那么可以说,固定坐标系下对象的变换等价于固定对象所处坐标系的坐标系变换

Ma=b,可以解释为,一个向量在坐标系M的度量下得到的度量结果为向量a,它在单位矩阵坐标系I度量下的度量结果为b。I为单位矩阵,主对角线为1,其它元素为0的矩阵。

再次梳理一下,向量是客观存在的对象,单位要把它表示出来,就要把它放在一个坐标系中去度量它,然后把度量的结果(向量在各个坐标轴上的投影值)按一定顺序列在一起,就成了我们平时所见的向量表示形式。你选择的坐标系(基)不同,得出来的向量的表示就不同。向量还是那个向量,选择的坐标系不同,其表示方式就不同。因此,按道理来说,每写出一个向量的表示,都应该声明一下这个表示是在哪个坐标系中度量出来的。

表示的方式,就是Ma,也就是说,有一个向量,在M矩阵表示的坐标系中度量出来的结果为a。我们平时说一个向量是[2 3 5 7]T,隐含着是说,这个向量在I坐标系中的度量结果是[2 3 5 7]T,因此,这个形式反而是一种简化了的特殊情况。


可以理解在坐标系下的度量结果,与单位坐标系I(等同于E)度量下的相同。



这个地方有一个疑问,既然矩阵描述一个坐标系,那么是什么坐标系呢?  三维坐标系的格式不应该是这样的吗?

 表示的是点(Px,Py)沿X和Y方向分别平移4个像素。