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線性代數兩個矩陣的加法

圖文 更新时间:2025-02-12 01:24:21

上次我們講了矩陣的乘法的加法運算,今天,讓我們深入了解一下矩陣的意義,話不多說,讓我們開門見山,有請今天的主角上場:

線性代數兩個矩陣的加法(線性代數的秘密)1

大家還記得我嗎?

大家就問了,這個二階矩陣有啥意義呢,你能具體舉個形象的例子讓我們理解它嗎

我們上次說過,這個二階矩陣是在笛卡爾坐标系的(xy)。

線性代數兩個矩陣的加法(線性代數的秘密)2

要想更加具體形象理解上面那個矩陣的數學意義,我們要給它賦予物理屬性。我們今天得向大家介紹一下材料力學的知識:在我們的自然界中,存在着許多鬼斧神工的天然晶體:

線性代數兩個矩陣的加法(線性代數的秘密)3

這些晶體内部是由大大小小的分子或原子構成的:

線性代數兩個矩陣的加法(線性代數的秘密)4

晶體具有各向異性,具體表現在不同方向上的彈性模量、硬度、斷裂抗力、屈服強度、熱膨脹系數、導熱性、電阻率、電位移矢量、電極化強度、磁化率和折射率等都是不同的。

我們描述晶體内部所受的時,需要引入張量的概念:

線性代數兩個矩陣的加法(線性代數的秘密)5

線性代數兩個矩陣的加法(線性代數的秘密)6

張量的大概意思是:在x軸方向上,晶體沿x方向受到的力的大小。這裡有點拗口,注意,一個張量描述了兩個物理矢量。

X軸,或者y軸,再或者z軸。

線性代數兩個矩陣的加法(線性代數的秘密)7

描述方向的矢量箭頭

沿x軸方向的分力Fx,或者Fy,再或者Fz。

線性代數兩個矩陣的加法(線性代數的秘密)8

F隻是對應坐标軸方向的,指向坐标軸

線性代數兩個矩陣的加法(線性代數的秘密)9

雪花

我猜你沒有看懂我剛才的描述,因為它很抽象。不過不要擔心,我們馬上來做個實驗,現在請出我們的明星二階矩陣來,并給它賦予物理含義:

線性代數兩個矩陣的加法(線性代數的秘密)10

假如我們把它當做晶體力微元量的描述,一共有多少種說法呢?我給大家一一列舉出來:

線性代數兩個矩陣的加法(線性代數的秘密)11

這個晶體微元量在x軸方向上,沿x軸的力的大小1N.

這個晶體微元量在x軸方向上,沿y軸的力的大小2N.

這個晶體微元量在y軸方向上,沿x軸的力的大小為3N

這個晶體微元量在y軸方向上,沿y軸的力的大小為4N

于是,我們把這個具體的給抽象成優美的數學形式

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如果是三階矩陣,那自然描述的是晶體在空間三個方向的受力情況:

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這下,你明白了二階矩陣三階矩陣意義了麼,這也是二階張量意義之一。

我們之所以理解不了矩陣,是因為教科書上的它不貼合實際,就單一個結論,顯得曲高和寡,陽春白雪;其實不然——數學知識也是來自于我們可敬的大自然啊,它們是天上閃爍的群星,等待着我們去發現和賞析。親愛的讀者,你說是嗎?

今天筆者就講到這裡了,感謝大家抽空閱讀~

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