主题
Search

线性变换


两个向量空间 VW 之间的线性变换是一个映射 T:V->W,满足以下条件

1. T(v_1+v_2)=T(v_1)+T(v_2) 对于 向量 v_1v_2V 中,以及

2. T(alphav)=alphaT(v) 对于任何标量 alpha

线性变换可以是单射满射,也可能不是。当VW 具有相同的维数时,T 可能是可逆的,这意味着存在一个 T^(-1) 使得 TT^(-1)=I。总是成立 T(0)=0。此外,线性变换总是将直线映射到直线(或零)。

LinearTransformation
LinearTransformation3D

线性变换的主要例子由矩阵乘法给出。给定一个 n×m 矩阵 A,定义 T(v)=Av,其中 v 被写成列向量(具有 m 个坐标)。例如,考虑

 A=[0 1; -2 2; 1 0],
(1)

那么 T 是从 R^2R^3 的线性变换,定义为

 T(x,y)=(y,-2x+2y,x).
(2)

VW有限维的时,只有在指定 VW向量基之后,才能将一般线性变换写成矩阵乘法。当 VW 具有内积,并且它们的向量基 {v_1,...,v_m}{w_,...,w_n}正交归一的时,很容易写出相应的矩阵 A=(a_(ij))。特别地,a_(ij)=<w_i,T(v_j)>。请注意,当使用 R^nR^m 的标准基时,第 j 列对应于第 j 个标准基向量的图像。

VW无限维的时,线性变换可能不是连续的。例如,设 V 为单变量多项式空间,T导数。那么 T(x^n)=nx^(n-1),这不是连续的,因为 x^n/n->0T(x^n/n) 不收敛。

线性二维变换有一个简单的分类。考虑二维线性变换

rhox_1^'=a_(11)x_1+a_(12)x_2
(3)
rhox_2^'=a_(21)x_1+a_(22)x_2.
(4)

现在通过定义 lambda=x_1/x_2lambda^'=x_1^'/x_2^' 来重新缩放。那么上述方程变为

 lambda^'=(alphalambda+beta)/(gammalambda+delta),
(5)

其中 alphadelta-betagamma!=0 并且 alphabetagammadelta 是根据旧常数定义的。求解 lambda 得到

 lambda=(deltalambda^'-beta)/(-gammalambda^'+alpha),
(6)

因此变换是一对一的。要找到变换的不动点,设置 lambda=lambda^' 以获得

 gammalambda^2+(delta-alpha)lambda-beta=0.
(7)

这给出了两个不动点,它们可能是不同的或重合的。不动点分类如下。


另请参阅

椭圆不动点, 一般线性群, 双曲不动点, 可逆线性映射, 对合, 线性代数, 线性算子, 矩阵, 矩阵乘法, 抛物线不动点, 向量基, 向量空间 在 MathWorld 教室中探索此主题

此条目的部分内容由 Todd Rowland 贡献

使用 Wolfram|Alpha 探索

请引用为

Rowland, ToddWeisstein, Eric W. “线性变换。” 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/LinearTransformation.html

主题分类