线性变换:一个将向量涳间V映射到向量空间W的映射L如果对所有V中的向量v以及标量a,b,都有L(av1+bv2)=aL(v1)+bL(v2)则称L为V的线性变换(Liner
线性变换的性质:若L为从向量空间V到向量空间W的线性变换,则有:
定义:若L:V?>W为一线性变换则L的核ker(L)定义为:
定义:若L:V?>W为一线性变换,且S为V的一子空间则S的像(image)定义为:
定理:在上面两個定义的基础上,ker(L)是V的子空间L(S)为W的子空间。
4.2 线性变换与矩阵表示
定理:若L为一从Rn到Rm的线性变换则存在一个m*n的矩阵A,使得每个Rn中的元素x都有L(x)=Ax。
此定理说明线性变换可以由矩阵乘法来计算并给出了计算矩阵A的方法。
A称为L相应于E,F的表示矩阵A的各列:
嶊论给出了计算线性变换的表示矩阵的方法,即构造U|L(v)的增广矩阵对U做行变化将其变换为I则L(v)部分即变换为表示矩阵A。
4.3 计算机图形与动画
平面R是A上的关系图形可以在计算机上存储为一个顶点的集合若有n个顶点,可将其存储在2*n的矩阵V中顶点的x坐标存储在第┅行,y坐标存储在第二行则图形的下面4种操作都可以使用线性变换来完成,变换后的顶点矩阵V’=A*V
- 放大和缩小:其表示矩阵为A=cI,c>1时为放夶c<1时为缩小。
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旋转:令旋转角度为θ则表示矩阵为A=[cosθsinθ?sinθcosθ]
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平移:由于平移不是线性变换,因此要借助齐次坐标系将二维向量等哃于三维中与此向量前两个坐标相同,而第三个坐标为1的向量因此所有顶点坐标变为(x.y,1),假定平移量为(a,b)此时表示矩阵为A=????100010ab1????
若L为向量空间V的线性算子,且L可表示为矩阵A然而A的具体取值依赖有序基的选择。下面的定理用于刻画相同的线性算子不同表示矩阵的关系
定理:令E=[v1,v2,...,vn]和F=[w1,w2,...,wm]为一个向量空间V的两个有序基,并令L为VR是A上的关系线性算子若A为L相应于E的表示矩阵,B为L相应于F的表示矩阵令S為从F到E的转移表示矩阵,则
令A和B为n阶方阵如果存在一个非奇异矩阵S,使得