理解事物之间的联系不是件容易的事情,这方面的难度和年龄成反比,特别是线性代数中抽象的定义、性质和定理。最近,在不同场合,不同的学生提到了同样的问题—线性代数的复习稍显薄弱。就此,谈谈自己对线性代数的认识,以飨奋斗的学子。只言片语不可能概括线性代数的全貌,唯有断章取义,直奔主题。
Matrix,这是线性代数的核心,也是《黑客帝国》的英文原意。与电影一样,在线性代数中,同样有相关、秩序、变换、复制等概念。微积分是用放大镜看细节,而线性代数是用射线来透视一个“有机体”的结构,这个有机体即抽象的向量空间。透视的目的是了解向量之间的相互关系,以及在变换后能否依旧保持这种关系。比如一个可逆变换,即乘以一个可逆矩阵,这不改变原来矩阵的秩。因为,可逆矩阵是一个不会说谎的镜子,它不能让两个人在蚌埠没有血缘关系,而到了北京就成了亲兄弟,也不可能把西施变成周星驰,当然也不会让皇帝穿上新衣。
Independence,这是线性代数的魅力。不是每个人都能我行我素的,那是少数人的权力。最大线性无关组是唯一的权威,它们决定了向量组本质上是什么,以及可以是什么。因此,判断一个企业或事业单位的现状和前途,只需要接触或了解那么几个说话算的领导,您就可以知道这个企业有没有发展“空间”,以及这个企业是几维的。因为,细枝末节只是最大线性无关组派生出来的。
Ergodic,这是线性代数的民主。正确的行列式展开,是每个元素都被“照顾”一次。行列式等于零意味着,它构成的矩阵是非满秩的(好几个行列式的性质都是这个含义),即某行或某列是“多余”的,可以被剔除。这就是民主,在被剔除之前,进行了充分的考察。在行列式以及矩阵中,凡是可以被剔除的,都是随波逐流的,即它们是最大线性无关组可以表示出来的,缺少独立性,因此对于整体(空间)而言没有什么“额外”的价值。
Characteristic,这是线性代数的钥匙。我们似乎是先知道了1+2=2+1,后来才知道了a+b=b+a。理解抽象公式的便捷方法是尽可能的找一些具有代表性的例子,擒贼先擒王。比如任何n+1个n维向量必然线性相关,这在二维坐标系中是最容易理解的;并且,通过特例的认知,也引导了思路,即想法设法把其中一个向量用另外两个向量表示。
Image,这是线性代数的秘密。在抽象的空间概念面前,想象是不能少的。比如,特征向量不是孤立的,它是某个矩阵,或者某个变换的属性,这个向量经过变换没有改变方向,只是改变了长度,长度的伸缩程度(尺度)就是特征值。单位矩阵是一种特殊的变换,算是比较便宜的复印机。又如,我相信自己到了另一个空间,出现在贝塔星球时,我的手脚并没有交换,可能身高会有变化,因为带着我到另一个空间的变换矩阵最多是四维的矩阵,即长、宽、高、时间,并且因为我不相信“时间”这个“分量”能把自己变成天使或者禽兽。
至此,主要问题已经涉及。偶然发现上面关键词的首位字母ICMIE可以成为一句非常吉祥的话语—“I can make it easy”—送给各位。