速查背记卡:每件事的最小可背诵单元
闭卷回忆卡(一 / 二 / 三)是检索练习(先想、再核对);这一页是压缩层(先把要背的东西压到最短,再去背)。两者配合:在这里把一句话记住,去那里检验能不能从空白纸上叫出来。
A. 定义:一句话 + 最容易漏的那个条件
A1 · 第一章(线性空间)
| 概念 | 一句话 | 最容易漏 |
|---|---|---|
| 数域 | 含 、对四则运算封闭的数集 | 含 与 ;除法要排除除数为零 |
| 加群 | 集合 + 加法:封闭、结合、有零元、有负元(且交换) | 零元与负元是存在性条件,必须亲验 |
| 线性空间 | 加群 + 数域上的数乘,四条相容律 | 单位律 不能省(唯一不能由其余推出的) |
| 子空间 | 非空,且对线性组合封闭 | 「非空」不能省;运算必须继承,不能另定 |
| 线性相关 | 存在非平凡零组合 | 不是「和为零」,而是「系数可以不全是零」 |
| 线性无关 | 零组合只有平凡解 | — |
| 极大无关组 / 秩 | 无关 + 能表示组内每个向量;个数叫秩 | 极大无关组不唯一,但个数唯一(这才是秩良定义的依据) |
| 基 | 无关 且 张成全空间 | 两个条件缺一不可:「够用」+「无冗余」 |
| 坐标 | 在指定基下的唯一系数列 | 坐标依赖基,不是向量的固有属性 |
| 过渡矩阵 | 使「新基 旧基 」的可逆矩阵 | 的第 列是新基第 个向量在旧基下的坐标 |
| 维数 | 基所含向量个数 | 依赖数域:, |
| 内积 | 共轭对称 + 对第一变元线性 + 正定 | 复空间必须共轭转置;正定要求「非零向量长度不为零」 |
| 长度 | 复空间里是 ,不是 | |
| 正交 | 复空间中正交不能用 判定 | |
| 标准正交基 | 两两正交 + 每个向量长度为 | 「正交基」只要求正交,不要求长度是 |
| 度量(Gram)矩阵 | 固定基后记录两两内积: | 下标反着放;且必须先固定基才谈它 |
| 直和 | 和空间中每个向量拆法唯一 | 定义写的是「每个」;但由判定定理,「存在一个」也等价(不唯一性可平移,见 F 表) |
| 投影 | 直和分解 中的分量 | 必须说清沿哪个补空间——投影依附于整个分解 |
| 正交补 | 与 中每个向量都正交的向量全体 | 离开内积就没有定义(不是线性结构自带的) |
| 正交投影 | 沿正交补落下的投影 | 由 与内积唯一确定,所以谈它时不必提补空间 |
A2 · 第二章(线性映射与矩阵)
| 概念 | 一句话 | 最容易漏 |
|---|---|---|
| 映射 / 像 / 原像 | 按规则给每个原像指定唯一像 | 「唯一」是对每个原像说的;原像可以不唯一 |
| 单射 / 满射 / 双射 | 不同原像不同像 / 值域 陪域 / 两者兼备 | 单射看原像是否打架,满射看陪域是否被铺满——两者互不蕴含 |
| 可逆映射 | 存在 使两个复合都是恒等 | 等价于双射;逆映射唯一 |
| 变换 / 一一变换 / 置换 | 的映射 / 可逆变换 / 到自身的双射 | 「置换」是 上的双射,不需要线性(定义 2.1.6) |
| 线性映射 | 可加 齐次(等价于 ) | 两条缺一不可;且要求 是同一数域上的空间 |
| 零空间 | 中被映成 的向量全体 | 是 的子空间(不是 的); 单射 |
| 值域 | 全体像构成的集合 | 是 的子空间; 秩 |
| 零度 / 秩 | / | 两个数都只依赖 ,与基的选取无关 |
| 所有线性映射的集合,按点式加法与数乘构成线性空间 | 运算定义在像上: | |
| 矩阵的读法 | 的第 列 第 个基向量的像的坐标 | 是列不是行;且依赖两组基的选取 |
| 同构映射 | 双射且保持线性运算 | 由 中可逆元素给出;等势只是集合层面,同构还要求数域相同 |
| 相抵 / 相似 / 合同 | / / | 相似只对方阵;三者不变量不同(见 E 表) |
| 特征值 / 特征向量 | 存在非零 使 | 「非零」是定义的一部分; 必须是 的线性变换 |
| 特征子空间 | 它包含 ,而「特征向量全体」不包含——后者不是子空间 | |
| 几何重数 / 代数重数 | / 作为特征多项式根的重数 | 恒有 几何 代数;能对角化 处处取等号 |
| 正交(酉)矩阵 | () | 实正交是酉的特例;列向量构成标准正交基 |
| 正交(酉)变换 | 保持内积的线性变换: | 等价于保长度、等价于把标准正交基映为标准正交基 |
| Givens 旋转 | 在坐标平面 内旋转,用来清零一个分量 | ;连乘时总变换按作用顺序反写 |
| Householder 反射 | (),关于 照镜子 | 是镜像不是投影:、对称、 |
A3 · 第三章(矩阵分解)
| 概念 | 一句话 | 最容易漏 |
|---|---|---|
| 相抵分解式 | , | 分解式不唯一、标准形唯一(由 决定)——两句话别写反 |
| 相抵(矩阵等价) | 经有限次初等变换化为 (即 ) | 与空间的「同构」同名不同义;同型矩阵相抵 秩相等 |
| 右逆 / 左逆 | / | 右逆 行满秩,左逆 列满秩;方阵情形才合一为「逆」 |
| 单侧逆不唯一 | 满秩非方阵的单侧逆有无穷多个 | 右逆的通式 , 的每一列 |
| 秩等式 | 证明靠内积正定性(由 出发)——只对实 / 复内积空间成立 | |
| 满秩分解 | : 列满秩(,列是 的基), 行满秩(,列是坐标) | 不必取自 的列( 也是分解);要求 |
| 满秩分解不唯一 | 相差一个可逆因子:、 | 是两组基之间的过渡矩阵(必可逆);任取可逆 都能造新分解 |
| 伪逆雏形 | 它是 的一个解(即 Moore–Penrose 伪逆 ),不是唯一解 | |
| QR 分解 | : 酉(实:正交)、 上三角;实情形叫正交三角分解 | 「正线」 对角元素全为正实数(唯一性的开关);不满秩仍有分解、丢唯一性 |
| 列 / 行正交规范 | (方阵才叫酉矩阵) | ();自动列满秩、保范; 是左逆 |
| 矩阵多项式 | 常数项补成 ; 与 可交换 | |
| 零化多项式 | 有无穷多个( 零化则 也零化); 与 都是成员 | |
| 最小多项式 | 零化多项式中次数最小的首 多项式 | 唯一;整除一切零化多项式();与 根相同(不计重数) |
B. 定理:触发词 → 第一动作
看到左边,就应该想起右边;想不起就回对应小节。
本表是检索索引:按「触发词」反查该调用哪条定理。若你要的是「拿到一道题先做什么」的解题顺序,见全章总结的「看到题目,先选工具」。
B1 · 第一章(线性空间)
| 触发词 | 该用的定理 | 第一动作 |
|---|---|---|
| 「是不是子空间」 | 子空间判定定理 | 先查 且 ,再验 |
| 「表示唯一 / 坐标唯一」 | 唯一表示定理 | 假设两种表示,相减得零组合,用无关性逼系数相等 |
| 「无关组最多几个」 | 计数引理 | 用基表示 → 得 个方程 个未知量 → 未知量多于方程必有非零解 |
| 「两组基个数相同」 | 基的个数不变 | 双向计数: 且 |
| 「补成一组基」 | 基扩充定理 | 从无关组出发,逐个添加不在当前张成里的向量(加法优先) |
| 「求 」 | 维数公式 | 各求秩 → 拼矩阵求和的秩 → 代 |
| 「换基后内积怎么变」 | 合同变换 | (左右各一个 ,左侧取共轭转置) |
| 「证明不等式 / 估计」 | Cauchy–Schwarz | 构造非负量 ,取 使残差正交 |
| 「正交组是否无关」 | 正交组必无关 | 与 作内积,正交性消掉其余项 |
| 「判直和」 | 直和判定定理 | 优先查交:;只给维数时才用 (4) |
| 「正交 ⟹ 直和」 | 定理 1.6.2 | 一行:取 , 逼出 |
| 「找补空间 / 唯一补」 | 正交分解定理 | 用 Gram–Schmidt 造前段属于 的正交基,拆任意向量 |
| 「求正交投影」 | 正交基投影公式 | 先查基是否正交:正交 → 套公式;不正交 → 先 GS 或解 Gram 方程组 |
| 「最近点 / 残差最小」 | 最佳逼近 | 拆 ,两项正交 → 勾股 |
| 「矩阵分解」 | Gram–Schmidt 的副产物 | , 正线上三角 → QR 雏形 |
| 「任意方阵的白送分解」 | 例 1.6.7 | ,三步:正交 → 秩相等 → 维数凑满 |
B2 · 第二章(线性映射与矩阵)
| 触发词 | 该用的定理 | 第一动作 |
|---|---|---|
| 「 是不是线性的」 | 线性映射定义 | 先验 (最快否证法),再验 |
| 「求 的像 / 核」 | 、 的定义 | 解 得核;把 作用在一组基上,张成值域 |
| 「核与值域维数关系」 | 亏加秩定理 | ;先算好算的那个,另一个用减法 |
| 「 是不是单射」 | 单射判据(三种等价说法) | 首选 (比直接证 快) |
| 「 是不是满射 / 双射」 | 维数相等时的单射 满射 | 只在 时可用;否则必须分别验 |
| 「由基上的像定映射」 | 存在唯一性定理 | 先在一组基上随意指定像,再线性延拓——这是「造映射」的标准手法 |
| 「 的矩阵是什么」 | 矩阵的读法 | 逐个算 ,把它的坐标写成第 列 |
| 「换基后矩阵怎么变」 | 换基公式 | ;同一空间换基(相似)时 ,得 |
| 「两个矩阵像不像」 | 同构 维数相等 | 先比形状与维数,再用相抵/相似/合同对号(见 E 表) |
| 「矩阵的秩 = 映射的秩」 | 定理 2.3.6 | 把 看成某个 的矩阵,则 |
| 「求特征值」 | 特征多项式 | 解 ;先算 与 备用验算 |
| 「求特征向量」(矩阵给的) | 解 | 求基础解系;若题给的是变换,还要乘回基 |
| 「能不能对角化」 | 几何重数 代数重数 | 逐个特征值比两种重数;全取等号才可对角化, 由特征向量拼成 |
| 「特征值有什么共性」 | 相似不变量 | 、,两者都是相似不变量 |
| 「 个不同特征值」 | 不同特征值的特征向量线性无关 | 直接可对角化(互异是充分不必要) |
| 「设计一组基使矩阵为指定形式」 | 反向考题 | 把想要的矩阵反推成 在目标基上的作用,再解出基向量 |
| 「正交矩阵有什么性质」 | 四条等价刻画 | 保内积 保长度 标准正交基 标准正交基 |
| 「正交矩阵的特征值」 | 特征值模为 | 由 得 ;复特征值完全可能,别写「必为 」 |
| 「怎么把某个分量清零」 | Givens 旋转 | 取角使 把目标分量消掉;每步用更新后的向量取角 |
| 「怎么把一个向量对准 」 | Householder 反射 | 取 为 方向的单位向量,则 |
B3 · 第三章(矩阵分解)
| 触发词 | 该用的定理 | 第一动作 |
|---|---|---|
| 「任给矩阵能拆出什么」 | 引理 3.1.1(相抵标准形) | 先求秩 ;用分块矩阵 做行 / 列变换,读出 、,验算 |
| 「 说明了什么」 | 定理 3.1.1(单侧逆) | 先看方向: 问右逆(要行满秩), 问左逆(要列满秩);方阵情形才直接说「可逆」 |
| 「要造一个右逆」 | 法 1 相抵 / 法 2 公式 | 法 2 快:先由 命题 3.1.1 得 ,再取 |
| 「 能不能求逆」 | 可逆 列满秩;换成 就失效 | |
| 「把矩阵写成两个满秩矩阵之积」 | 满秩分解定理 | 选 的一组基做 (常用 的主元列),坐标拼成 ;回代验 |
| 「给定 求 」 | 单侧逆公式 | ( 列满秩);对偶地 |
| 「两种满秩分解什么关系」 | 定理 3.2.2 | 、, 可逆(过渡矩阵);先证 |
| 「解 」 | 满秩分解 | 代 得 (充要),构造 |
| 「求 QR 分解」 | 定理 3.4.1(GS 即算法) | 逐列 GS:对角元取残差范数 ,上三角元取 ;写完必验 |
| 「QR 分解唯一吗」 | 正线约定 | 正线下唯一;去正线差对角酉阵(实: 种,例 3.4.B(新增);不满秩丢唯一性 |
| 「长方阵求完全分解」 | 推论 3.4.1 | :GS 得 → 补标准正交基 → 拼酉阵;补列时对整组重 GS(前缀原样保留) |
| 「用 QR 算法求特征值」 | 迭代式 | 先证 (酉相似、特征值不变);收敛要「模互异」(充分),等模防卡死 |
| 「求最小多项式」 | 候选法 | 因式分解 → 列候选(各根重数 到 )→ 从低往高试 ;第一个通过即 |
| 「算 / / 」 | H–C 降次三件套 | 除 最省; 在特征值处定系数;, |
| 「为什么对角元是特征值」 | QR 算法 + 相似 | 迭代链 保持相似;极限上三角阵对角元即特征值 |
C. 八条公理:怎么记才不丢
分组记:加法四条 + 数乘四条。
| 组 | 四条 | 助记 |
|---|---|---|
| 加法(说「 自身是交换群」) | 交换、结合、零元、负元 | 「换、结、零、负」 |
| 数乘(说「数乘与两种加法相容」) | 对向量加法分配、对标量加法分配、数乘结合、单位律 | 「两分配、一结合、一单位」 |
必考的一个反例:只有单位律 不能由其余七条推出。反例:令 (数乘恒给零向量)——其余七条全成立,但 。
验证新运算时的入手点:先找零元与负元(它们往往改头换面),再验其余。例: 的零元是 、负元是倒数。
D. 口诀索引(正文原话 + 出处)
| 口诀 | 说的是什么 | 出处 |
|---|---|---|
| 「先看子集、再看零元、最后验任意线性组合」 | 子空间判定的固定顺序 | 1.2.2 |
| 「等式/线性方程刻画 ⟹ 通常是子空间;不等式/排除性条件 ⟹ 通常不是」 | 一眼判断集合像不像子空间 | 1.2.8 |
| 「解方程 = 问右端是否落在列空间里」 | 的几何含义 | 1.2.7 |
| 「矩阵贴着旧的一侧」 | 新基 旧基 ;旧坐标 新坐标 | 1.3.7 |
| 「换基不是变向量,而是换尺子」 | 坐标变、向量不变 | 1.3.7 |
| 「长度由内积决定,内积变了长度就变」 | 内积才是几何的来源 | 1.5.1 |
| 「不等式从非负量来,最佳系数从正交残差来」 | Cauchy–Schwarz 的证明套路 | proof-workshop |
| 「减掉已有方向上的成分,留下正交残差」 | 贯穿 C–S、Gram–Schmidt、投影的母题 | 1.5 |
| 「死掉的部分 + 活着的部分 = 全部」 | 时 | 1.6.4 |
| 「除了零向量,两个子空间还共享别的东西吗?」 | 判直和最快的一眼 | 1.6.1 |
| 「垂直落下,且是最近点」 | 正交投影的两个特征 | 1.6.7 |
| 「包含 + 等维 ⟹ 相等」 | 有限维里证明两个子空间相等的省力模板 | 1.6.6 |
| 「先证是映射、再验两条」 | 证明给定映射是线性映射的标准格式 | 2.2.1 |
| 「同构 双射 保运算;判别只看维数」 | 同构的定义与判据 | 定义见 2.3.2,判据(同一数域、有限维下)见 定理 2.3.3 |
| 「先减成分、再量长度」 | GS 的对角元是残差范数(不是 ) | 3.4.1、例 3.4.A |
| 「GS 立轴,坐标上三角」 | QR 分解 满秩分解的正交版——第 根梁只搭在前 个轴上 | 3.4.1 的读法框 |
| 「正线锁相角」 | 不规定对角为正,分解就差一圈符号 / 相角(对角酉阵自由度) | 3.4.1 本编补注 |
| 「酉相似链,特征值不变」 | QR 算法每步 都是相似 | QR 算法 |
| 「 记全部, 记必要」 | 带全重数、 只留必要(:,) | 3.5.4 |
| 「从低往高试」 | 候选法的试算次序不能反(低次通过则高次必通过) | 候选法 |
| 「按次序乘因子,逐列清零」 | H–C 证明的心脏: 清第 列 | 定理 3.5.4 证明 |
| 「三角化人人有份,对角化不是」 | Schur 引理的意义与边界 | 注 1 |
| 「能用酉就不用一般可逆」 | 酉版本更便于计算与估计(保范、条件数 ) | 注 2 |
E. 对比表:把易混的一次钉死
① 一般投影 vs 正交投影
| 一般投影 | 正交投影 | |
|---|---|---|
| 沿哪个补 | 任意指定的补空间 | 只能是正交补 |
| 是否唯一 | 换补就变 | 由 与内积唯一确定 |
| 残差性质 | 不一定垂直 | 残差 |
| 额外身份 | — | 中离 最近的点 |
② 直和 vs 正交直和
:拆法唯一。:拆法唯一 且 两分量互相垂直。正交自动给出直和,反之不真。
③ 相似 vs 合同 vs 相抵
| 公式 | 对象 | 不变量 | |
|---|---|---|---|
| 相似 | 同一个线性变换、同一个空间的两组基 | 特征值、行列式、迹、秩 | |
| 合同 | 同一个内积(二次型)、同一个空间的两组基 | 秩、正定性 | |
| 相抵 | 同一个映射、两端各自换基(甚至不同映射) | 只有秩 |
交汇点: 是酉矩阵()时合同 相似。
④ 实内积空间 vs 复内积空间:哪里会失效
| 陈述 | 实空间 | 复空间 |
|---|---|---|
| Cauchy–Schwarz | ✅ | ✅(必须带模) |
| C–S 等号 线性相关 | ✅ | ✅ |
| 夹角 | ✅ | ❌ 无定义 |
| 正交 勾股等式 | ✅ | ❌ 只有「正交 ⟹ 勾股」 |
| 内积用转置 | ✅ | ❌ 必须共轭转置 |
| 标准正交基存在 | ✅ | ✅(都限有限维) |
⑤ 代数基 vs 完备正交系
| 代数(Hamel)基 | 完备正交系 | |
|---|---|---|
| 组合方式 | 有限线性组合 | 允许无穷级数 |
| 存在范围 | 任意线性空间(用选择公理) | 需要范数与完备性(如 ) |
| 三角函数系属于 | ❌ 不是(只能得到三角多项式) | ✅ 是( 中) |
⑥ 和 vs 并;平凡 vs 真
一定是子空间; 一般不是(除非一个有包含关系)。「平凡」按「是否只有 与 」分;「真」按 分——两套划分, 既平凡又真。
⑦ 满秩分解 vs QR 分解
| 满秩分解 | QR 分解 | |
|---|---|---|
| 前提 | (不限满秩) | 方阵满秩 / 长方阵列满秩 |
| 左因子 | 列满秩(列是 的任意一组基) | 酉(方阵)/ 列正交规范(长方) |
| 右因子 | 行满秩(坐标表,无形状要求) | 上三角(正线 唯一) |
| 不唯一程度 | 差一个可逆因子 (、) | 正线下唯一;去正线差对角酉阵(实:) |
| 关系 | QR 是满秩分解把基掰成标准正交后的特例(列满秩时中间因子数 ) |
⑧ vs (都是 的「多项式账本」,记账粒度不同)
| 特征多项式 | 最小多项式 | |
|---|---|---|
| 定义 | 次数最小的首 零化多项式 | |
| 重数 | 代数重数(全记) | 必要重数(能省则省) |
| 关系 | ,根相同(不计重数)(定理 3.5.5) | |
| 何时相等 | — | 每个特征值都「顶格」(如例 3.5.B 的 Jordan 型; 是常态, 型才是例外) |
| 用途 | 谱映射、求特征值、逆公式的系数 | 降次最省、判可对角化(无重根 可对角化,超出课件范围的拓展) |
⑨ 相似 / 正交相似 / 酉相似(同一条主线收紧到三种「换基权」)
| 换基矩阵 | 保什么 | 典型标准形 | |
|---|---|---|---|
| 相似 | 任意可逆 | 特征值、迹、、秩(相似不变量 2.4.4) | Schur 型(定理 3.5.1:总可以做到上三角) |
| 酉相似 | 酉 | 上面全部 长度、内积 | Schur 型(定理 3.5.2:每个复方阵) |
| 正交相似(实) | 实正交 | 上面全部(实数域内) | 需要特征值全实(定理 3.5.3);对角化时即对称阵的正交对角化 |
F. 高频错误 → 一条反例
各节末的「常见错误清单」(1.1 的 E-a…E-f、1.2 的 E-g…E-k 等)与全章总结的「典型陷阱」列,是同一批错误的详版与压缩版;本表只保留最短反例,供考前最后一眼核对,不替代回正文。
| 错误说法 | 反例 |
|---|---|
| 「对加法封闭就是子空间」 | :加法封闭,但 |
| 「两两不成比例就线性无关」 | :两两不成比例,却 |
| 「有一个向量表法唯一就是直和」 | 这条其实是对的——非直和的不唯一性可以平移,一个漏网的都没有 |
| 「几何上互相垂直就是子空间正交」 | 墙角:两墙面的交线上取非零 , |
| 「投影公式对任意基都能用」 | 、基 、:公式给出 |
| 「内积与度量矩阵一一对应」 | 缺前提——必须固定一组基;换基作合同变换 |
| 「满足七条公理就是线性空间」 | 数乘恒给零向量:七条全成立, |
| 「秩为定值的矩阵集合是子空间」 | ,秩从 1 跳到 2( 时) |
| 「复空间也能算夹角」 | 中 :勾股成立但 |
| 「同构看元素个数」 | 无限维空间可能彼此等势(甚至不同构也等势,如 与 作为 -空间);判别依据是维数,不是元素个数 |
| 「QR 分解的 就是 」 | 例 3.4.A: 而 ——对角元是残差范数 |
| 「实矩阵都能正交三角化」 | 旋转阵 :特征值 非实 |
| 「不满秩就没有 QR 分解」 | ;丢掉的只是唯一性 |
| 「正交阵特征值是 」 | 旋转阵 (模为 ,不是 ) |
| 「对角元全零即零矩阵」 | (特征值全零却非零) |
| 「 恒等于 」 | :, |
| 「QR 算法收敛是必然的」 | 旋转阵:正线 QR 分解是 ,迭代原地不动(等模卡死) |
| 「 的特征向量也是 的」 | 、:,任何向量都是它的特征向量 |
| 「 的特征值可以随便配对」 | 必须按同一条特征向量对应: 的特征值 对 仍是第 个位置 |
导出到 Anki(把这一页变成间隔复习)
python3 tools/export_cards.py # 生成 output/cards.tsv
python3 tools/export_cards.py --stats # 只统计解析到多少张卡
python3 tools/export_cards.py -o my/cards.tsv # 指定输出路径
python3 tools/export_cards.py --tags # 第三列写章标签(Anki tags 列)
python3 tools/export_cards.py --only ch03 # 只导出第三章
脚本会把三章闭卷回忆卡(一 / 二 / 三,共 72 张)的每张卡拆成「正面 / 背面」两列 TSV(制表符分隔,即 Anki 导入时的「制表符」选项),输出文件自带 #separator:tab / #html:true 头,Anki 里「文件 → 导入」直接可用;公式保留 $…$,需装 MathJax 才渲染(方括号 id 引用会降级为纯 id 文本,方便回教程查证)。复习日程以三章回忆卡页内的说明为准(当天 / 1 / 3 / 7 天,只重做 △ 和 ×)。
与解题工具箱的分工:本页(与回忆卡)解决「记不记得住」,工具箱解决「做题时怎么下手、怎么验算」——考前两页各过一遍,再把考场竞技场跑一轮计时赛,三件套齐活。
术语索引(中英对照)
本表供检索与英文文献对照;一句话释义与上方背记卡一致,术语中列出的是全书正文里出现过的标准叫法,读到英文教材对不上名字时先来这里查。
一 · 第一章(线性空间、子空间、基与坐标、内积、长度与夹角、直和与投影)
| 中文 | English | 一句话 | 出处 |
|---|---|---|---|
| 向量 | vector | n 元有序数组,分量取自同一个数域 | 1.1.2 |
| 向量空间 | vector space | 对加法与数乘封闭的 n 维向量全体 | 1.1.2 |
| 数域 | field | 含 、对四则运算封闭的数集,是数乘中「数」的资格 | 1.1.3 |
| 加群 | additive group | 集合配加法:封闭、结合、有零元、有负元、交换 | 1.1.4 |
| 线性空间 | linear space | 加群再加数乘,且八条公理(含单位律)全成立 | 1.1.4 |
| 零向量 | zero vector | 加法零元,记 ;与数 不是一回事 | 1.1.5 |
| 负向量 | negative vector | 使 的那个向量 | 1.1.5 |
| 线性组合 | linear combination | 形式的和 | 1.1.6 |
| 线性表示 | linear representation | 某向量写成一组的线性组合,系数称为表示系数 | 1.1.6 |
| 子空间 | subspace | 非空子集且对线性组合封闭(判定压缩成两条) | 1.2.1 |
| 平凡子空间 | trivial subspace | 零子空间 与整个空间 两个极端 | 1.2.1 |
| 真子空间 | proper subspace | 不等于 的子空间;「平凡」与「真」是两套划分 | 1.2.1 |
| 零空间 | null space | 的解集 ,也叫核空间 kernel | 1.2.7 |
| 列空间 | column space | 的列的全部线性组合,也叫值空间 range | 1.2.7 |
| 张成子空间 | span | 由一组向量的一切线性组合构成的子空间 | 1.2.7 |
| 和空间 | sum of subspaces | ,一定是子空间 | 1.2.5 |
| 线性相关 | linear dependence | 存在不全为零的系数使线性组合等于零向量 | 1.3.1 |
| 线性无关 | linear independence | 只有系数全零才能使组合为零向量 | 1.3.1 |
| 极大无关组 | maximal linearly independent subset | 无关且能表示组内每个向量;个数唯一 | 1.3.4 |
| 唯一表示定理 | uniqueness of representation | 用基表示向量时,表示系数唯一 | 1.3.5 |
| 过渡矩阵的性质 | properties of transition matrix | 过渡矩阵必可逆,且两组基的地位对称 | 1.3.7 |
| 坐标 | coordinates | 向量在指定基下的唯一系数列,依赖基而非固有 | 1.3.5 |
| 过渡矩阵 | transition matrix | 新基 = 旧基 × 中的 ,必可逆 | 1.3.7 |
| 维数 | dimension | 基所含向量的个数;依赖数域 | 1.3.8 |
| 基扩充 | basis extension | 无关组可以逐个添向量扩成整个空间的一组基 | 1.3.9 |
| 维数公式 | dimension formula | 1.3.9 | |
| 内积 | inner product | 共轭对称、对第一变元线性、正定的二元函数 | 1.4.1 |
| 内积空间 | inner product space | 线性空间配上一个内积,能谈长度与正交 | 1.4.1 |
| 标准内积 | standard inner product | 实空间用转置、复空间必须共轭转置的那个内积 | 1.4.2 |
| Hermite·矩阵 | Hermitian matrix | 满足 的复方阵; 必为实数 | 1.4.4 |
| 正定矩阵 | positive definite matrix | Hermite 且对一切非零 有 | 1.4.4 |
| 半正定矩阵 | positive semidefinite matrix | 把正定条件放宽成 | 1.4.4 |
| 度量矩阵 | metric matrix | 固定基后记录两两内积的矩阵 ,也叫 Gram 矩阵 | 1.4.6 |
| 合同变换 | congruent transformation | 换基时度量矩阵按 变 | 1.4.7 |
| 内积诱导的范数 | norm induced by inner product | 由 得到的长度 | 1.5.1 |
| 长度 | length | 内积开平方 ,即模 norm | 1.5.1 |
| Schwarz-不等式 | Cauchy–Schwarz inequality | ,等号恰在线性相关时 | 1.5.2 |
| 夹角 | angle | 由 定义;复空间无定义 | 1.5.3 |
| Gram·行列式 | Gram determinant | 一组向量两两内积构成的行列式,等于体积的平方 | 1.5.4 |
| 正交 | orthogonal | ;复空间不能用夹角判断 | 1.5.5 |
| 勾股定理 | Pythagorean theorem | 正交时 且反向不成立 | 1.5.5 |
| Gram·Schmidt | Gram–Schmidt orthogonalization | 逐个减掉已有方向上的分量,得到正交组 | 1.5.6 |
| 标准正交基 | orthonormal basis | 两两正交且每个向量长度为 的基 | 1.5.7 |
| 直和 | direct sum | 和空间中每个向量拆法唯一,记 | 1.6.1 |
| 补空间 | complementary subspace | 使 成立的那个 ,一般不唯一 | 1.6.1 |
| 投影 | projection | 直和分解 中落在指定分量的 ,必须说清沿哪个补 | 1.6.3 |
| 幂等矩阵 | idempotent matrix | 满足 的方阵,自动给出 | 1.6.4 |
| 子空间正交 | orthogonal subspaces | 每一个对每一个都正交,比「墙角式垂直」强得多 | 1.6.5 |
| 正交直和 | orthogonal direct sum | 拆法唯一且两个分量互相垂直,记 | 1.6.5 |
| 正交补 | orthogonal complement | 与 中每个向量都正交的向量全体 | 1.6.6 |
| 正交分解 | orthogonal decomposition | ,补空间没有选择余地 | 1.6.6 |
| 正交投影 | orthogonal projection | 沿正交补落下的投影,由 与内积唯一确定 | 1.6.7 |
二 · 第二章(映射与多项式、线性映射、矩阵与同构、特征值、正交与酉变换)
| 中文 | English | 一句话 | 出处 |
|---|---|---|---|
| 映射 | mapping | 按规则给每个原像指定唯一像 | 2.1.1 |
| 单射 | injection | 不同原像有不同像;看原像是否打架 | 2.1.1 |
| 满射 | surjection | 值域等于陪域;看陪域是否被铺满 | 2.1.1 |
| 双射 | bijection | 既单又满,两个方向上都能反推 | 2.1.1 |
| 复合映射 | composition | 先 后 的映射乘积,总按作用顺序反写 | 2.1.1 |
| 可逆映射 | invertible mapping | 存在逆使两个复合都是恒等,等价于双射 | 2.1.1 |
| 等势 | equipotent | 存在双射即两个集合「元素一样多」,只谈集合不论结构 | 2.1.1 |
| 可数集 | countable set | 与自然数集等势的集合 | 2.1.1 |
| 带余除法 | division algorithm | 且 ,商与余式唯一 | 2.1.2 |
| 公因式 | common divisor | 同时整除两个多项式的多项式 | 2.1.2 |
| 公倍式 | common multiple | 同时被两个多项式整除的多项式 | 2.1.2 |
| 友矩阵 | companion matrix | 把微分或差分方程的系数整整齐齐摆成的矩阵 | 2.1.2 |
| 线性映射 | linear mapping | 可加且齐次的映射 ,两条缺一不可 | 2.2.1 |
| 线性变换 | linear transformation | 定义域与陪域相同的线性映射 | 2.2.1 |
| 核空间 | kernel / null space | 被映成零向量的原像全体 ,是 的子空间 | 2.2.5 |
| 值域 | range | 全体像构成的集合 ,是 的子空间 | 2.2.5 |
| 零度 | nullity | 核空间的维数 | 2.2.5 |
| 映射的秩 | rank of a linear map | 值域的维数 ,与基的选择无关 | 2.2.5 |
| 幂等变换 | idempotent transformation | 满足 的线性变换 | 2.2.5 |
| 零变换 | zero transformation | 把每个向量都映成零向量的线性变换 | 2.2.2 |
| 亏加秩定理 | rank–nullity theorem | ,死掉的部分加活着的等于全部 | 2.2.5 |
| 线性映射空间 | space of linear maps | 一切 的线性映射按点式运算构成的线性空间 | 2.2.4 |
| 矩阵的伴随 | transpose of a linear map | 取定两组基后把 写成 中的数表 | 2.3.1 |
| 同构 | isomorphism | 双射且保运算;有限维同数域下等价于维数相等 | 2.3.2 |
| 坐标公式 | coordinate formula | :像的坐标等于矩阵乘原像的坐标 | 2.3.3 |
| 换基 | change of basis | 两端各自换基后矩阵按 变 | 2.3.4 |
| 换基公式 | change-of-basis formula | ;同一空间换基时 得相似 | 2.3.4 |
| 矩阵的秩 | rank of a matrix | 把 看成某个映射的矩阵,则秩等于映射的秩 | 2.3.5 |
| 特征值 | eigenvalue | 存在非零向量使 的那个 | 2.4.1 |
| 特征向量 | eigenvector | 被 作用后只变长度的非零向量 | 2.4.1 |
| 特征多项式 | characteristic polynomial | ,根就是特征值 | 2.4.1 |
| 迹与行列式 | trace and determinant | 迹是对角线之和,等于全部特征值之和;行列式等于全部特征值之积 | 2.4.2 |
| 几何重数 | geometric multiplicity | 特征子空间的维数 | 2.4.3 |
| 代数重数 | algebraic multiplicity | 特征值作为特征多项式根的重数 | 2.4.3 |
| 特征子空间 | eigenspace | ,包含零向量 | 2.4.3 |
| 可对角化 | diagonalizable | 两种重数处处相等;等价于有 个线性无关的特征向量 | 2.4.3 |
| 相似矩阵 | similar matrices | 同一个线性变换在不同基下的两个矩阵, | 2.4.4 |
| 相似不变量 | similarity invariant | 特征值、迹、行列式、秩在相似下都不变 | 2.4.2 |
| 正交矩阵 | orthogonal matrix | 实方阵满足 ,列向量构成标准正交基 | 2.5.1 |
| 酉矩阵 | unitary matrix | 复方阵满足 ,正交矩阵是它的实特例 | 2.5.1 |
| 正交变换 | orthogonal transformation | 保持内积的实线性变换,等价于把标准正交基映到标准正交基 | 2.5.2 |
| 酉变换 | unitary transformation | 复空间上保内积的线性变换 | 2.5.2 |
| Givens·旋转 | Givens rotation | 在坐标平面 内旋转、每次清零一个分量的正交矩阵 | 2.5.3 |
| Householder | Householder reflection and transformation | ,关于 照镜子的正交矩阵 | 2.5.4 |
三 · 第三章(相抵分解、满秩分解、QR 分解、Schur 分解)
| 中文 | English | 一句话 | 出处 |
|---|---|---|---|
| 相抵 | equivalence of matrices | 经有限次初等变换化为另一个矩阵,等价于 | 3.1.1 |
| 相抵标准形 | equivalence normal form | 秩为 的矩阵都相抵于 | 3.1.1 |
| 相抵分解 | equivalence decomposition | :分解式不唯一,标准形由秩唯一决定 | 3.1.1 |
| 单侧逆 | one-sided inverse | 右逆 要求行满秩,左逆 要求列满秩 | 3.1.3 |
| 秩等式 | rank identity | 3.1.4 | |
| 满秩分解 | full-rank factorization | : 列满秩、 行满秩,把列空间的骨架亮出来 | 3.2.1 |
| 满秩分解不唯一 | non-uniqueness | 两种满秩分解只差一个可逆因子:、 | 3.2.3 |
| 伪逆 | pseudoinverse | ,是 的一个解 | 3.2.4 |
| QR·分解 | QR decomposition | : 酉、 上三角,也叫正交三角分解 | 3.4.1 |
| 正线条件 | positive diagonal condition | 要求 的对角元全为正实数,唯一性就锁在这里 | 3.4.1 |
| 列正交规范矩阵 | column-orthonormal matrix | 长方阵满足 ,自动列满秩且保范 | 3.4.2 |
| Schur-引理 | Schur’s lemma | 每个复方阵都酉相似于上三角阵:三角化人人有份 | 3.5.1 |
| Schur-型 | Schur form | 中的上三角阵 ,对角元就是全部特征值 | 3.5.1 |
| 完全-QR | complete QR | 长方阵补零块后的完全分解 | 3.4.2 |
| Schur-分解 | Schur decomposition | ,酉相似地把方阵化成 Schur 型 | 3.5.1 |
| 正交三角分解 | orthogonal triangular decomposition | 实矩阵的 QR 分解: 正交、 上三角 | 3.4.1 |
| 矩阵多项式 | matrix polynomial | ,常数项自动补成 | 3.5.2 |
| 谱映射 | spectral mapping | 的特征值恰是 ,且特征向量可以继承 | 3.5.2 |
| Hamilton-定理 | Cayley–Hamilton theorem | 特征多项式零化自己: | 3.5.3 |
| 零化多项式 | annihilating polynomial | 使 的多项式;有无穷多个 | 3.5.4 |
| 最小多项式 | minimal polynomial | 次数最小的首一零化多项式 :唯一、整除一切零化多项式 | 3.5.4 |
| 候选法 | candidate method | 由 的因式从低往高试,找次数最小的那个零化多项式 | 3.5.4 |
| 逆矩阵的多项式公式 | polynomial formula for inverse | 可由 或 的系数写成 的多项式 | 3.5.4 |
| 酉相似 | unitary similarity | 换基矩阵取酉矩阵的相似,额外保住长度与内积 | 3.5.1 |
| 正交相似 | orthogonal similarity | 换基矩阵取实正交矩阵的相似;对称阵可正交对角化 | 3.5.1 |
| 上三角阵 | upper triangular matrix | 对角线以下元素全为零的方阵,对角元就是全部特征值 | 3.5.1 |