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有一天在課堂上我用下例說明 (
是
階矩陣) 的解集合是三維空間中穿越原點的一條直線,因此構成一個子空間,稱為
的零空間 (nullspace):
。
下課前三分鐘,再用這個例子
解釋 (
不為零向量) 的解集合是三維空間裡一條未穿越原點的直線,所以不是子空間。鐘響,趁亂趕緊又說這兩條直線是平行的。
課後,眾人一哄而散。兩位同學過來問道:「為什麼 和
的解集合是平行的直線?」我應該知道在下課鐘響時,草草告訴學生那些我認為理所當然的事情是不明智的。我更應該知道習於抱持理所當然的態度,會逐漸使人停止思考,任由慣性驅策,也是不明智的。這兩位同學的問題點醒了我。
先說為什麼 的解集合是一條直線?如果不計算解,何妨找一些解出來看看,例如:
由此不難歸納出 的解確實是穿越原點的一條直線:
,
其中 是任意數。
再問為什麼 的解集合也是一條直線而且與上述直線平行?我們再找一些解出來看看,例如:
這些點所形成的集合是一條未穿越原點的直線,但是如何能確認這兩條直線平行呢?問題點出了我們如何由幾個例子推演出一般情況,從而「相信」命題為真。這時候我們需要使用符號,它的價值在於表示一般的情形。假設 和
是
的兩個解,於是有
將兩式相減得到 ,這指出
是
的一個解。整理目前所得的資訊,
和
是
解集合直線上的兩個點,因此
即為該直線的行進方向,但
也指出
解集合直線的行進方向,因此證明兩條直線平行。
進一步討論,方程式 的通解可以寫為
,
其中 滿足
,稱作特解,而
為齊次方程的解即
。特解
可以為
的解所構成直線上的任一點,同理
可以為
解所構成穿越原點直線上的任意點。瞧一瞧上面的圖,「畫意能達萬言」(a picture is worth a thousand words) 果真不假。
上述文章,会给人错觉是,Ax=b的解空间就是三维上的一条直线,其中A为2*3矩阵,但实际并非如此啊。谢谢。
你的问题,就是不求甚解,太把自己当回事了,自己再仔细看看文章里讲的是什么吧。连科普文章都看不明白,还好意思说文章里说的就是“Ax=b的解空间就是三维上的一条直线,其中A为2*3矩阵”?
文章解釋得很清楚,應該不會有這種錯覺, 線性代數舉例本來就是以我們認知所及:三維空間 的例子引導概念,讀者要能自行推廣到 N 維空間。
所以general sol也可以是某一條particular sol 這樣說對嗎?
general solution是所有的particular solutions的集合,請參考
https://goo.gl/qwy0zj