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线性代数 | 对向量与矩阵的基本认识

 taotao_2016 2024-01-17 发布于辽宁
Outline
1. 矩阵的4种认识视角
2. 向量*向量
3. 矩阵*向量
4. 4个基本子空间
5. 矩阵*矩阵
6. 矩阵的2种含义
7. 图像与视频的压缩与还原
说明:大部分内容来自 The Art of Linear Algebra

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1. 矩阵的4种认识视角

一个m*n的矩阵A,可以看作

(1) 就是1个东西,A

(2) 就是m*n个数字,按照规律排成了一个方块

(3) 就是m行数字,m个行向量

(4) 就是n列数字,n个列向量


标量,向量,矩阵,张量
scalar, vector, matrix, tensor

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2. 向量*向量

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3. 矩阵*向量

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4. 4个基本子空间

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5. 矩阵*矩阵

矩阵*矩阵,最基本的肯定是矩阵乘法,一个元素*一个元素再相加的形式。
但是因为矩阵是column picture and row picture, 所以这里有一些花样,体现了不同的理解。最基本的那个“左行右列”的事情。

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6. 矩阵的两种含义

(1)  静态上看

一个图片就是一个矩阵,一个交通网络就是一个矩阵等。
一张图片,比如分辨率是10000=100*100,就是个100行100列的矩阵,
  • 如果是黑白照片的话,矩阵的每个数字都是0~255之间的一个数字。
  • 如果是彩色照片的话,参考RGB那个,可以看作是3个矩阵叠在了一起,其实就是张量的概念了,有厚度的矩阵。

(1)  动态上看

一个矩阵代表一个线性动作,最常见的动作有3类
矩阵*向量表示
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矩阵*矩阵表示
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7. 图像与视频的压缩与还原
一张照片,比如10M,压缩之后可能是3M.
这一点有点像是一个无限向量组可以用它有限的最大无关组来描述一样。

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比如这样的图片,如果看作一个矩阵的话,一列一列的画线,一列就相当于一个向量。比如芬兰的国旗,假设是50列的话,相当于一个向量组包含50个向量,估计最大无关组就2个向量。图片内容越简单越有规则,就越容易压缩。

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像视频,比如1分钟,60秒的视频,看下面的进度展示,猜测,应该是把这60秒,比如分成了每10秒一段,然后每10秒,假设说算10帧动画,其实就是10个矩阵,或者是10个向量。

因为这10桢动画的内容很近似,所以其实只需要存储1桢动画,然后再对一些动作进行编码,就能保存把这10秒的东西。

类比起来,就是10个向量,最大无关组里只有1个向量,所以我们只要知道了这1个向量,以及另外9个向量与这个向量的关系,就可以把原来的10个向量给恢复出来。描述的可能不准确,是瞎猜的。

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