Matrix 矩阵

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由 $m \times n$ 个元素($m$ 行 $n$ 列)排列组成的矩形阵列。

矩阵乘法

两个矩阵相乘的前提条件为,矩阵 $A$($m \times n$)的列数等于矩阵 $B$($n \times p$)的行数。乘积得到新的矩阵维度为 $m \times p$。

\[(M \times N)(N \times P)=(M \times P)\]

矩阵 $A \times B$,新矩阵中元素 $(i,j)$ 的数值为,矩阵 $A$ 的第 $i$ 行与矩阵 $B$ 的第 $j$ 列的点积。

矩阵乘法不符合交换律,符合结合律和分配律。

向量可视为列矩阵或行矩阵。

转置

行列互换

\[\begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 3 & 4 \\ 5 & 6 \end{pmatrix}^T = \begin{pmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 4 & 5 & 6 \end{pmatrix}\]

单位矩阵

$n$ 阶单位矩阵,是一个 $n \times n$ 的方阵,即行数及列数相同的矩阵

单位矩阵为对角阵,即除对角线外,其余元素均为 0。

\[I_{3 \times 3} = \begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}\]

通过单位矩阵可定义矩阵的逆。

矩阵的逆

若一个矩阵与另一个矩阵相乘得到单位矩阵,则称两个矩阵互逆。

只有方阵($n \times n$)才可能存在逆矩阵。

\[A A^{-1}=A^{-1} A=I\]

则,$A$ 与 $A^{-1}$ 互逆

\[(AB)^{-1}=B^{-1}A^{-1}\]

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局部关系图