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向量空間的兩個基向量線性無關嗎

生活 更新时间:2024-07-17 12:23:59

向量空間的兩個基向量線性無關嗎(基和向量坐标有什麼關系)1

我們經常使用這樣的方式來表示一個向量,比如(3,2),之所以可以這樣表示是存在前提的,這個前提就是我們默認以(1,0)和(0,1)叫做二維空間中的一組基,隻有以它們為默認的一組基的時候,向量才可以這樣的表示。也就是下方藍色線所示的:

向量空間的兩個基向量線性無關嗎(基和向量坐标有什麼關系)2

那麼這個向量(紅色)在x軸投影為3,在y軸的投影為2。那麼這個向量就可以表示為(3,2)

總的來說可以通過下方的格式來表示:

向量空間的兩個基向量線性無關嗎(基和向量坐标有什麼關系)3

其中x=3,y=2。所以總的來說要準确描述向量,首先要确定一組基,然後給出在基所在的各個直線上的投影值,就可以了。之所以我們沒有确定一組基而直接說向量表示,是因為這組基是默認的,我們從小到大都使用這組基。選擇(1,0)和(0,1)為基,會方便表示,因為它們分别是x和y軸正方向上的單位向量。

要想成為基,必須滿足線性無關的條件,這是必須的。為了讓基更好用,我們一般讓基正交,這樣的基更方便表示向量。所以隻要滿足線性無關的條件就可以表示為基,比如(1,1)和(-1,1)也可以成為一組基,因為它們線性無關。

同時一般我們還想讓基的模為1,因為我們知道準确描述向量,首先要确定一組基,然後給出在基所在的各個直線上的投影值。根據a.b=|a||b|cosθ可知,當b的模為1的時候,此時a.b=|a|cosθ,也就是說可以通過a與b的點積來直接計算投影,也就是向量在這個基下的坐标,那麼計算投影就很方面了。

基變成模為1非常簡單,單位化就好了,比如(1,1)和(-1,1)可以單位化為

向量空間的兩個基向量線性無關嗎(基和向量坐标有什麼關系)4

那麼這個向量(3,2)在這個新基下的坐标就是與它的點基了,也就是

向量空間的兩個基向量線性無關嗎(基和向量坐标有什麼關系)5

我們通過可視化的方式來看一下:

向量空間的兩個基向量線性無關嗎(基和向量坐标有什麼關系)6

藍色的就是新的基,而紅色的就是在這個新的基的基礎下的坐标了

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