对向量空间的理解正确的是(对向量空间的理解)
在生活中,很多人可能想了解和弄清楚对向量空间的理解的相关问题?那么关于对向量空间的理解正确的是的答案我来给大家详细解答下。
线性代数是研究向量和矩阵的一门数学,矩阵也是向量构成的,所以线性代数主要是研究向量,向量空间以及向量线性组合性质的一门科学。
向量空间
我们很早就接触到了向量这个东西,向量也称为矢量,是一种有方向,有数值大小的一种数值表示。我们知道向量有几种基本的运算,向量加法,就是向量里的每一个分量对应相加,向量与一个标量相乘,就是向量里的每一个分量与该标量相乘: 比如两个维度为n 的向量相加,可以得到:
u+v=(u1+v1,u2+v2,...un+vn)
或者,一个维度为 n 的向量与一个标量 kk相乘,可以得到:
ku=(ku1,ku2,...,kun)
定义了这两种运算之后,我们可以就定义一个向量空间,在定义向量空间之前,我们先来探讨一下空间的定义,网上有人总结的很好,在我们的现实世界里,三维空间就是我们非常熟悉的一个空间,从数学上说,这是一个三维的欧几里德空间,我们先不管 那么多,先看看我们熟悉的这样一个空间有些什么最基本的特点。仔细想想我们就会知道,这个三维的空间:
1: 由很多(实际上是无穷多个)位置点组成;
2: 这些点之间存在相对的关系;
3: 可以在空间中定义长度、角度;
4: 这个空间可以容纳运动,这里我们所说的运动是从一个点到另一个点的移动(变换),而不是微积分意义上的“连续”性的运动.
上面的这些性质中,最最关键的是第4条。第1、2条只能说是空间的基础,不算是空间特有的性质,凡是讨论数学问题,都得有一个集合,大多数还得在这 个集合上定义一些结构(关系),并不是说有了这些就算是空间。而第3条太特殊,其他的空间不需要具备,更不是关键的性质。只有第4条是空间的本质,也就是说容纳运动是空间的本质特征。
认识到了这些,我们就可以把我们关于三维空间的认识扩展到其他的空间。事实上,不管是什么空间,都必须容纳和支持在其中发生的符合规则的运动(变换)。你会发现,在某种空间中往往会存在一种相对应的变换,比如拓扑空间中有拓扑变换,线性空间中有线性变换,仿射空间中有仿射变换,其实这些变换都只不过是对应空间中允许的运动形式而已。因此只要知道:
我觉得这个概括非常好,如果把向量看成是空间中的一个个点,那么向量的变换就是这个点在空间中的运动。所以说,向量空间也是一个集合,这个集合对向量的加法和数乘是封闭的,也就是说,只要向量在这个空间内,那么向量按照加法和数乘的方式运动,就会一直在这个空间里。所以,对加法和数乘运算封闭的向量空间也称为线性空间。
定义了向量空间之后,我们来看看最常见的一种向量空间,Rn 这个定义了一个维度为 n 的实向量空间,就是所有维度为 n 的实向量的集合,当n=2,就是我们所说的二维空间,也就是我们常见的平面,当 n=3,就是常见的三维立体的空间,这个空间可以看成是所有向量的一个集合。很容易可以看出,如果有任意两个向量 u,v 在向量空间里,那么 u+v 必然也在这个空间里,而且 cu同样也是在这个空间里。
向量子空间
定义了向量空间之后,我们接下来看看向量子空间,我们还是以常见的向量空间 Rn 为例,我们知道,Rn 包含了所有维度为 n 的实向量,但是有的时候,我们可能不需要考虑所有的 n 维实向量,我们只需要考虑一部分的 n 维实向量,那么这一部分实向量构成的集合或者空间,就称为向量子空间。
向量子空间可以看成是向量空间中的一个子集,但是子集本身也是封闭的,也就是说,如果有任意两个向量 u,v 在子空间里,那么 u+v 必然也在这个子空间里,而且 cu 同样也是在这个子空间里。因为要满足数乘封闭,所以 0 向量必然包含在子空间里,所有的子空间都应该包括 0 向量,以常见的三维空间 R3 为例,0 向量本身肯定是一个子空间,过原点的一条直线,或者一个平面都是一个子空间,当然三维空间本身也可以看成是一个子空间,所以,三维空间可以存在四种子空间:
0 向量
过原点的平面
三维空间本身
所以概括来说,向量空间是向量的集合,而向量子空间,就是这个集合中的子集,无论向量空间还是子空间,都满足向量加法和数乘的封闭性。
温馨提示:通过以上关于对向量空间的理解内容介绍后,相信大家有新的了解,更希望可以对你有所帮助。