列空间与零空间

来源:互联网 发布:俯卧撑支架 知乎 编辑:程序博客网 时间:2024/05/17 07:44

列空间与零空间

还是以经典例子做说明:

|1 1 2 |

|2 1 3 |

|3 1 4 |

|4 1 5 |

*

| x1|

| x2|

| x2|

如果它们的乘积为b,那现在考虑这样两种情况,b的值的可能范围和当b的值为零的时候x1,x2,x3需要满足的关系。

b的值的可能范围就是现在我们要讨论的列空间,即列的线性组合。按照前面的知识有:

|1 |

|2 |

|3 |

|4 |

*x1

+

|1 |

|1 |

|1 |

|1 |

*x2

+

|2 |

|3 |

|4 |

|5 |

*x3

这里的列空间是封闭的。

其中的x1,y1,z1的值为任意的,但其中要特别注意列是否是线性相关的,如果是那其中的线性组合的一般表达式还不够一般,需要寻找更加精练的表达式。

这里先考虑下零空间,x1,x2,x3需要满足的关系。要特别注意,不是一定存在零空间的(如果是线性无关的matrix),不过这里是线性相关的matrix的,仔细观察可以看出第三列等于第一列和第二列的和,所以能够确定x1,x2,x3需要满足的关系如下:

| 1|

| 1|

| -1|

*C

这里的零空间是封闭的。

 

目前考虑如果b是前面所表达的列的线性组合的列空间内的一个特定的值,比如b等于

|1 |

|2 |

|3 |

|4 |

由查看可以知道它等于第一列的值,所以通过向量乘积可以发现x1,x2,x3的一个特定值为:

| 1|

| 0|

| 0|

,但这里它的值不是单个的,还需要加上前面的零空间才是一般的解,这个可以想象到。

所以x1,x2,x3的一般值为

| 1|

| 0|

| 0|

+

| 1|

| 1|

| -1|

*C

其中还需要注意,这个解是非封闭的,因为不管c取什么值,这个一般值也不经过

| 0|

| 0|

| 0|

.对于一个子空间而言,因为必须保证它乘以任意常数,哪怕是0,也应该是在这个空间内。

但它不包含

| 0|

| 0|

| 0|

所以不是封闭的。

 

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