【怎么求过渡矩阵】在线性代数中,过渡矩阵是一个非常重要的概念,尤其在坐标变换和基变换中起着关键作用。过渡矩阵用于将一个向量在不同基下的坐标进行转换。本文将总结如何求解过渡矩阵,并通过表格形式清晰展示步骤与方法。
一、什么是过渡矩阵?
设 $ V $ 是一个向量空间,$ B = \{ \mathbf{v}_1, \mathbf{v}_2, \dots, \mathbf{v}_n \} $ 和 $ B' = \{ \mathbf{u}_1, \mathbf{u}_2, \dots, \mathbf{u}_n \} $ 是 $ V $ 的两个基。若要将向量在基 $ B $ 下的坐标表示转换为基 $ B' $ 下的坐标表示,则需要用到过渡矩阵(或称基变换矩阵)。
过渡矩阵记作 $ P_{B' \leftarrow B} $,它满足:
$$
\mathbf{x}]_{B'} = P_{B' \leftarrow B} [\mathbf{x}]_B $$ 其中 $ [\mathbf{x}]_B $ 是向量 $ \mathbf{x} $ 在基 $ B $ 下的坐标,$ [\mathbf{x}]_{B'} $ 是其在基 $ B' $ 下的坐标。 二、如何求过渡矩阵? 步骤 1:确定两个基 - 基 $ B $:已知一组线性无关的向量。 - 基 $ B' $:另一组线性无关的向量。 步骤 2:将基 $ B $ 中的每个向量用基 $ B' $ 表示 即,对于每一个 $ \mathbf{v}_i \in B $,找到其在基 $ B' $ 下的坐标表示: $$ \mathbf{v}_i = a_{i1}\mathbf{u}_1 + a_{i2}\mathbf{u}_2 + \cdots + a_{in}\mathbf{u}_n $$ 这些系数 $ a_{ij} $ 构成列向量 $ [\mathbf{v}_i]_{B'} $。 步骤 3:将所有列向量按顺序排列,形成过渡矩阵 将 $ [\mathbf{v}_1]_{B'}, [\mathbf{v}_2]_{B'}, \dots, [\mathbf{v}_n]_{B'} $ 按列排列,得到过渡矩阵: $$ P_{B' \leftarrow B} = \begin{bmatrix}
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