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數學思維繫列(二)線性變換

學習線性變換,老是被各種矩陣,各種向量整蒙了,在歷史中,線性變換的由來非常有條理性,理解起來也不是很難,只是在現在的教課書中,這一節,被簡寫了,被我忽視了,回頭再看看,就可以理解了。

咱們再出發,回到古典的數學問題中,我們一步步引入線性變換:

現實問題(雞兔同籠):

有若干只雞兔同在一個籠子裡,從上面數,有35個頭,從下面數,有94只腳。問籠中各有多少隻雞和兔?

古人想到了很多解題辦法,我們舉個例子:

假設法

    假設全是雞:2×35=70(只)
    雞腳比總腳數少:94-70=24 (只)
    兔子比雞多的腳數:4-2=2(只)
    兔子的只數:24÷2=12 (只)
    雞的只數:35-12=23(只)


    假設全是兔子:4×35=140(只)
    兔子腳比總數多:140-94=46(只)
    兔子比雞多的腳數:4-2=2(只)
    雞的只數:46÷2=23(只)
    兔子的只數:=35-23=12(只)

 

函數出現:

在200年前,有個偉大的數學家,發明了一種巧妙的數學方法解決類似問題

設雞有x只,兔有y只。則 x+y=35 ; 2x+4y=94 ;

中學我們學過消元法,最終答案與假設法一直

 

行列式

又有了一個數學家,發現一個規律,這類方程的解,就和方程本身的實數項有關係,乾脆,將這些專案按照一定的規律排列在一起,找到一個通用的方法,解決類似問題,所以就有了以下行列式:

 

將x,y帶入就有了如下

 

線性變換

數學家這時候,小宇宙爆發,如果我們不指定後邊的具體指,x,y也隨機輸入,是不是就是將原x,y(二維圖形上的一個點)變化到了一個新的點

隨機畫了幾個,圖形如下

數學家,發現,這種影象類似於將原圖形按照比例拉伸,壓縮了,而且比例和矩陣有關係,我們將這種,不改變圖形基礎關係的,滿足基本運算規律的變換,起個名字吧,線性變換就出來了,以後種種的性質,就有了具體的研究意義。