為什麼矩陣能分塊運算

時間 2021-05-07 04:05:22

1樓:單建華

由於知乎不太好貼公式,請移步我的部落格 https://

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/article/month/2020/03

2樓:

書上的證明是有點死板。其實從向量乘法和矩陣乘法的定義,用歸納法就能得出分塊運算的結論。

線性代數的公理要求向量的元素構成乙個域,但是在向量和矩陣的乘法操作中只需要用到加法和乘法的結合律、分配律,要求對應位置的元素之間可以相乘,以及這些乘積可以相加。不需要交換律,不同位置的元素不能相加相乘也無所謂。

在一定的size match下,矩陣的運算符合這些要求,因此可以作為向量的元素。

A和B各自具有相同的維數,A和B具有相同的列數。

把矩陣作為元素放入向量中,很自然就能得到這兩個式子。

注意到這實際上是最簡單的矩陣分塊相乘。在這個基礎上用歸納法就可以證明,只要符合size match的條件,矩陣相乘可以任意分塊。

下面這兩個式子是我覺得矩陣乘法最有趣的地方:

我不是數學專業,沒有準確的語言描述這種性質,只是講下我個人模糊的理解。

上面這兩個式子看起來像是更廣義一點的乘法分配律,它和結合律組合起來就構成了線性性。這其實是廢話,線性代數的最核心的公理就是結合律和分配律。

更抽象一點,函式對運算的「分配律」實際上就是同構:

所以如果乙個數學物件可以用矩陣來表達,比如說線性變換、線性系統,那麼這裡面就存在某種同構。

這裡我和題主的看法不同:不是由於矩陣的某種表述物件存在某種同構導致矩陣可以分塊相乘,而是由於矩陣和向量本身的定義,由於線性性,矩陣本身就可以分塊相乘;而這種性質,和其他性質一起,可以用來探索數學物件的性質,包括同構。

3樓:猴猴

我說說我的理解哈,不用證明,想象一下就行。還不會用latex,盡量簡單描述,<>表示向量內積。

矩陣相乘AB=C,不論分不分塊,這裡都可以把左陣看成一行行向量從上而下堆砌(vi^T),右陣看成一列列向量從左自右堆砌(wj),則相乘後i行j列元素c(ij)只能由左陣的i行和右陣的j列貢獻:c(ij)=,現在把vi^T左右分開成[viL^T | viR^T],wj上下分開成[wjU ; wjB](;表示換行,這是列向量), 那麼[viL^T | viR^T]*[wjU ; wjB]=+=c(ij),結果分成了兩個部分的和。

這就是說行列雖然斷開了,但是他們始終記憶著自己的資訊(vi^T:我雖然斷開了,但我還是屬於i行。wj:生是j列的人,死是j列的鬼!)

在v和w分開的片段按照對應位置拼合時候,全部在(ij)位置處工整地生成了c(ij)的分量

他們加起來就是c(ij),每乙個分量都是來自血統純正的i行片段和j列片段,相乘後每乙個元素c(ij)的產生不會因為分塊而發生改變或混亂。

4樓:uclsunbro

矩陣緣起於線性方程組的求解,而一般求解線性方程組的方法就是將係數矩陣變為增廣矩陣,然後做初等行變換。那矩陣的「可分塊」,是不是可以看做增廣的一種逆運算?

5樓:小明

其實你把矩陣轉換回方程組,然後將矩陣分塊乘轉換成方程組算= ̄ω ̄=多算幾次,然後你大概就懂就是這個感覺了(實測過,感覺要吐)

分割線其實數學定理上沒有什麼所謂的原理←_←不同於物理化學,某乙個現象就有對應的原理....如果硬要說數學有原理o(╯□╰)o那就是那些所謂的數學趣題才有原理....像這樣的簡晰的定理,硬要找原理的話,那就是所謂的數感了。

類似見到勾股定理,就感覺直角三角形就是那樣.....

6樓:Bacall zhong

對於數學來說,被證明後就可以成為定理。詳情請參見丘維聲的《高等代數》,裡面有對矩陣分塊運算的證明,這就是為什麼矩陣能分塊運算。

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