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Linear algebra cheatsheet
向量
向量的Scalar Product
向量和
向量的点积(内积) Dot product
- 向量的内积(结果是一个标量)$\vec a \cdot \vec b = \vec b \cdot \vec a = \sum_i a_i b_i$
- 如果向量内积等于0, 则这两个向量正交(Orthogonal)
- 如果其中一个向量$\vec a$满足$||\vec a|| = 1$,则$\vec a \cdot \vec b$ 乘积返回沿 $\vec b$方向的投影的长度

向量的叉积(cross product)
给定两个2D向量 $\vec \alpha, \vec \beta$,则它们的叉积(又称为向量积,vector product)是一个向量:
$\vec\alpha\times\vec\beta=|\vec \alpha||\vec\beta|\sin\theta\vec n$
- |a| 是 矢量 a 的量值 (长度)
- |b| 是 矢量 b 的量值 (长度)
- θ 是 a 和 b 之间的角度
- n 是 与 a 和 b 垂直的 单位矢量
长度 是: a 的长度 乘以 b 的长度 乘以 a 和 b 之间的角的正弦
然后我们乘以矢量 n 来确保结果是指着正确的 方向 (垂直于 a 和 b)。
若叉积指着相反的方向,它仍然是垂直于相乘的两个矢量,所以我们这样来求正确的方向:"右手定则"
把食指指着矢量 a 的方向,把中指指着矢量 b 的方向:拇指指着的方向便是叉积的方向。

线性依赖性(独立性)
- 如果$\vec b = \sum_i k_i \vec a_i$ , 向量$\vec b$ 对$\{\vec a_1, \vec a_2, ... , \vec a_n \}$ 线性依赖
- 如果不存在$\{k_i\}$ 使得$\vec b = \sum_i k_i \vec a_i$ , 向量$\vec b$ 对$\{\vec a_1, \vec a_2, ... , \vec a_n \}$ 线性独立

矩阵
-
矩阵被写成了一个数值的表格

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矩阵可以看做向量集合
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乘以一个标量
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求和(交换律、结合律)
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矩阵向量相乘(结果是向量)

- $A \cdot \vec b$ 的结果是一个向量,向量的第$i$个元素是$\vec a^T_{i*} \cdot \vec b$
- 向量$A \cdot \vec b$的结果线性依赖于$\{\vec a_{*i}\}$, 系数是$\{b_i\}$
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矩阵与矩阵乘法


- 行向和列向的点积
- 以B矩阵列向量为缩放系数的A矩阵列向量的线性组合
转置
矩阵的转置
逆矩阵
- 如果A矩阵是一个满秩的正方形矩,存在一个唯一的矩阵$B=A^{-1}$,则$AB=I$
- A的第i行与$A^{-1}$的第j列是正交的$(i \neq j)$或者他们的点积是1$(i = j)$
- $A^{-1}$的第i列: $Aa^{-1}{*i} = i{*i}$
线性系统 $\mathrm{Ax=b}$