【線性代數】方程組的幾何解釋
阿新 • • 發佈:2019-02-02
一、二維情況
首先,給出如下的二元一次方程組:
我們初中就對上面的二元一次方程組進行過求解,求解很簡單。但是我們現在利用線性代數來表示這個式子,上式可以表示為:
我們這裡假設用小寫字母表示向量,大寫字母表示矩陣。上面可以二元一次方程組便轉化為求解x,y。下面我們從幾種不同的角度來求解上面的方程組:
1、從行的角度看,也就是畫出上面兩個方程的影象:
令向量a=[2 -1]',b=[-1 2]',c=[0 3]',則問題變為找到適當的x,y將向量a b 進行線性組合得到向量c。同樣我們可以通過作圖求解:
二、三維情況
上面的問題都是在二維平面上進行求解的,下面來看看三維下的情況:首先,給出三元一次方程組:
同樣可以得到其矩陣的表示形式:
上圖的matlab程式碼為:
然後人工進行一些修正即可 從圖中可以看出,三個平面交於一點(0 0 1)也就是方程組的解:x=0 y=0 z=1。 2、同樣從列的角度考慮該問題:figure t=-10:.1:10; [x,z]=meshgrid(t); y=2*x; mesh(x,y,z); hold on y=(x+z-1)/2; mesh(x,y,z) hold on y=-(4-4*z)/3; mesh(x,y,z)
不用通過計算或作圖,我們從上式就可以輕易得到x=y=0 z=1,這比上面一種方法要簡單得多。 畫出上面四個列向量的圖(其中後兩個列向量相同(0 -1 4)'):
上圖的matlab程式碼為:
然後人工標上箭頭,當然也可以通過命令標上箭頭。a=[2 -1 0]; b=[-1 2 3]; c=[0 -1 4]; quiver3(0,0,0,a(1),a(2),a(3),'color','r') hold on quiver3(0,0,0,b(1),b(2),b(3),'color','g') hold on quiver3(0,0,0,c(1),c(2),c(3),'color','b')
作者:nineheadedbird