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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。

怎么用这一页
  • 每一条都是「最小可背诵单元」——不是完整陈述,而是能让你把完整陈述复述出来的那根钩子。
  • 背不下来时回正文核对,不要在这里硬记:压缩层的作用是索引,不是替代品。
  • 本页覆盖三章:A / B 表各分三段——A1/B1 第一章、A2/B2 第二章、A3/B3 第三章;D / E / F 表各章混排。
  • 建议顺序:先读 A / B 建立骨架 → 用 D 的口诀加固 → 用 E 的对比表分清易混 → 用 F 的反例守住边界。
  • 背完之后去做题:题型流程、二级结论与验算清单在解题工具箱,限时训练在考场竞技场(第三章)。
  • 想做成间隔复习卡,见文末「导出到 Anki」。

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 FF含 0,10,1、对四则运算封闭的数集含 00 与 11;除法要排除除数为零
加群 (V,+)(V,+)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 1α=α1\boldsymbol{\alpha}=\boldsymbol{\alpha} 不能省(唯一不能由其余推出的)
子空间 W≤VW\le VW⊆VW\subseteq V 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 PP使「新基 == 旧基 ×P\times P」的可逆矩阵PP 的第 jj 列是新基第 jj 个向量在旧基下的坐标
维数基所含向量个数依赖数域:dim⁡RC=2\dim_{\mathbb R}\mathbb C=2,dim⁡CC=1\dim_{\mathbb C}\mathbb C=1
内积 (x,y)(\boldsymbol x,\boldsymbol y)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∥x∥=(x,x)|\boldsymbol x|=\sqrt{(\boldsymbol x,\boldsymbol x)}复空间里是 ∑∣xi∣2\sqrt{\sum|x_i|^2},不是 ∑xi2\sqrt{\sum x_i^2}
正交(x,y)=0(\boldsymbol x,\boldsymbol y)=0复空间中正交不能用 arccos⁡\arccos 判定
标准正交基两两正交 + 每个向量长度为 11「正交基」只要求正交,不要求长度是 11
度量(Gram)矩阵固定基后记录两两内积:gij=(εj,εi)g_{ij}=(\boldsymbol{\varepsilon}_j,\boldsymbol{\varepsilon}_i)下标反着放;且必须先固定基才谈它
直和 W1∔W2W_1\dotplus W_2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 x=y+z\boldsymbol x=\boldsymbol y+\boldsymbol z 中的分量 y\boldsymbol y必须说清沿哪个补空间——投影依附于整个分解
正交补 W⊥W^{\perp}与 WW 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 WW 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 T−1T^{-1} 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VoVV o V 的映射 / 可逆变换 / VV 到自身的双射「置换」是 VV 上的双射,不需要线性(定义 2.1.6)
线性映射 T∈L(V,W)T\in L(V,W)可加 ++ 齐次(等价于 T(ax+by)=aTx+bTyT(a\boldsymbol x+b\boldsymbol y)=aT\boldsymbol x+bT\boldsymbol y)两条缺一不可;且要求 V,WV,W 是同一数域上的空间
零空间 N(T)N(T)VV 中被映成 heta′\boldsymbol{ heta}' 的向量全体是 VV 的子空间(不是 WW 的);TT 单射   ⟺  N(T)={heta}\iff N(T)={\boldsymbol{ heta}}
值域 R(T)R(T)全体像构成的集合是 WW 的子空间;dim⁡R(T)=\dim R(T)= 秩
零度 / 秩dim⁡N(T)\dim N(T) / dim⁡R(T)\dim R(T)两个数都只依赖 TT,与基的选取无关
L(V,W)L(V,W)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:(S+T)x=Sx+Tx(S+T)\boldsymbol x=S\boldsymbol x+T\boldsymbol x
矩阵的读法AA 的第 jj 列 == 第 jj 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 L(V,W)L(V,W) 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B=PAQB=PAQ / B=P−1APB=P^{-1}AP / B=PHAPB=P^{\mathrm H}AP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 x\boldsymbol x 使 Tx=λxT\boldsymbol x=\lambda\boldsymbol x「非零」是定义的一部分;TT 必须是 VoVV o V 的线性变换
特征子空间 VλV_\lambdaVλ={x∣Tx=λx}=N(T−λI)V_\lambda={\boldsymbol x\mid T\boldsymbol x=\lambda\boldsymbol x}=N(T-\lambda I)它包含 heta\boldsymbol{ heta},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dim⁡Vλ\dim V_\lambda / λ\lambda 作为特征多项式根的重数恒有 1≤1\le 几何 ≤\le 代数;能对角化   ⟺  \iff 处处取等号
正交(酉)矩阵ATA=IA^{\mathrm T}A=I(AHA=IA^{\mathrm H}A=I)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:(Tx,Ty)=(x,y)(T\boldsymbol x,T\boldsymbol y)=(\boldsymbol x,\boldsymbol y)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 TijT_{ij}在坐标平面 (i,j)(i,j) 内旋转,用来清零一个分量det⁡Tij=+1\det T_{ij}=+1;连乘时总变换按作用顺序反写
Householder 反射 HHH=I−2ωωTH=I-2\boldsymbol\omega\boldsymbol\omega^{\mathrm T}(∥ω∥=1|\boldsymbol\omega|=1),关于 ω⊥\boldsymbol\omega^{\perp} 照镜子是镜像不是投影:H2=IH^2=I、对称、det⁡H=−1\det H=-1

A3 · 第三章(矩阵分解)

概念一句话最容易漏
相抵分解式A=P−1ΓQA=P^{-1}\Gamma Q,Γ=[Ir000]\Gamma=\begin{bmatrix}I_r&0\0&0\end{bmatrix}分解式不唯一、标准形唯一(由 rr 决定)——两句话别写反
相抵(矩阵等价)AA 经有限次初等变换化为 BB(即 B=P−1AQB=P^{-1}AQ)与空间的「同构」同名不同义;同型矩阵相抵   ⟺  \iff 秩相等
右逆 / 左逆AB=IAB=I / BA=IBA=I右逆   ⟺  \iff 行满秩,左逆   ⟺  \iff 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 =B0+Z=B_0+Z,ZZ 的每一列 ∈N(A)\in N(A)
秩等式rank⁡(A)=rank⁡(AHA)=rank⁡(AAH)=rank⁡(AH)\operatorname{rank}(A)=\operatorname{rank}(A^{\mathrm H}A)=\operatorname{rank}(AA^{\mathrm H})=\operatorname{rank}(A^{\mathrm H})证明靠内积正定性(由 N(A)=N(AHA)N(A)=N(A^{\mathrm H}A) 出发)——只对实 / 复内积空间成立
满秩分解A=BCA=BC:BB 列满秩(m×rm\times r,列是 R(A)R(A) 的基),CC 行满秩(r×nr\times n,列是坐标)BB 不必取自 AA 的列(A=I2AA=I_2A 也是分解);要求 r>0r>0
满秩分解不唯一相差一个可逆因子:B1=B2DB_1=B_2D、C1=D−1C2C_1=D^{-1}C_2DD 是两组基之间的过渡矩阵(必可逆);任取可逆 DD 都能造新分解
伪逆雏形X=CH(CCH)−1(BHB)−1BHX=C^{\mathrm H}(CC^{\mathrm H})^{-1}(B^{\mathrm H}B)^{-1}B^{\mathrm H}它是 AXA=AAXA=A 的一个解(即 Moore–Penrose 伪逆 A+A^+),不是唯一解
QR 分解A=QRA=QR:QQ 酉(实:正交)、RR 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QHQ=InQ^{\mathrm H}Q=I_n(方阵才叫酉矩阵)QQH≠ImQQ^{\mathrm H}\ne I_m(m>nm>n);自动列满秩、保范;QHQ^{\mathrm H} 是左逆
矩阵多项式φ(A)=∑aiAi\varphi(A)=\sum a_iA^i常数项补成 a0Ia_0I;φ(A)\varphi(A) 与 AA 可交换
零化多项式g(A)=Og(A)=O有无穷多个(gg 零化则 ghgh 也零化);fAf_A 与 mAm_A 都是成员
最小多项式零化多项式中次数最小的首 11 多项式 mAm_A唯一;整除一切零化多项式(mA∣fAm_A\mid f_A);与 fAf_A 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 W⊆VW\subseteq V 且 θ∈W\boldsymbol{\theta}\in W,再验 ax+by∈Wa\boldsymbol x+b\boldsymbol y\in W
「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 nn 个方程 mm 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:m≤nm\le n 且 n≤mn\le m
「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 dim⁡(W1∩W2)\dim(W_1\cap W_2)」维数公式各求秩 → 拼矩阵求和的秩 → 代 r1+r2−r和r_1+r_2-r_{\text{和}}
「换基后内积怎么变」合同变换GF=PHGEPG_{\mathcal F}=P^{\mathrm H}G_{\mathcal E}P(左右各一个 PP,左侧取共轭转置)
「证明不等式 / 估计」Cauchy–Schwarz构造非负量 ∥x−λy∥2≥0|\boldsymbol x-\lambda\boldsymbol y|^2\ge0,取 λ\lambda 使残差正交
「正交组是否无关」正交组必无关与 xj\boldsymbol x_j 作内积,正交性消掉其余项
「判直和」直和判定定理优先查交:W1∩W2={θ}W_1\cap W_2={\boldsymbol{\theta}};只给维数时才用 (4)
「正交 ⟹ 直和」定理 1.6.2一行:取 u∈W1∩W2\boldsymbol u\in W_1\cap W_2,(u,u)=0(\boldsymbol u,\boldsymbol u)=0 逼出 u=θ\boldsymbol u=\boldsymbol{\theta}
「找补空间 / 唯一补」正交分解定理用 Gram–Schmidt 造前段属于 W1W_1 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 x−w=(y−w)+(x−y)\boldsymbol x-\boldsymbol w=(\boldsymbol y-\boldsymbol w)+(\boldsymbol x-\boldsymbol y),两项正交 → 勾股
「矩阵分解」Gram–Schmidt 的副产物(x 组)=(z 组)A(\boldsymbol x\text{ 组})=(\boldsymbol z\text{ 组})A,AA 正线上三角 → QR 雏形
「任意方阵的白送分解」例 1.6.7Cn=N(A)⊕R(AH)\mathbb C^n=N(A)\oplus R(A^{\mathrm H}),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
「TT 是不是线性的」线性映射定义先验 T(θ)=θ′T(\boldsymbol{\theta})=\boldsymbol{\theta}'(最快否证法),再验 T(ax+by)=aTx+bTyT(a\boldsymbol x+b\boldsymbol y)=aT\boldsymbol x+bT\boldsymbol y
「求 TT 的像 / 核」N(T)N(T)、R(T)R(T) 的定义解 Tx=θ′T\boldsymbol x=\boldsymbol{\theta}' 得核;把 TT 作用在一组基上,张成值域
「核与值域维数关系」亏加秩定理dim⁡N(T)+dim⁡R(T)=dim⁡V\dim N(T)+\dim R(T)=\dim V;先算好算的那个,另一个用减法
「TT 是不是单射」单射判据(三种等价说法)首选 N(T)={θ}N(T)={\boldsymbol{\theta}}(比直接证 Tx=Ty⇒x=yT\boldsymbol x=T\boldsymbol y\Rightarrow\boldsymbol x=\boldsymbol y 快)
「TT 是不是满射 / 双射」维数相等时的单射   ⟺  \iff 满射只在 dim⁡V=dim⁡W\dim V=\dim W 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
「TT 的矩阵是什么」矩阵的读法逐个算 T(εj)T(\boldsymbol\varepsilon_j),把它的坐标写成第 jj 列
「换基后矩阵怎么变」换基公式B=P−1AQB=P^{-1}AQ;同一空间换基(相似)时 Q=PQ=P,得 B=P−1APB=P^{-1}AP
「两个矩阵像不像」同构   ⟺  \iff 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 AA 看成某个 TT 的矩阵,则 rank⁡A=dim⁡R(T)\operatorname{rank}A=\dim R(T)
「求特征值」特征多项式解 det⁡(λI−A)=0\det(\lambda I-A)=0;先算 tr⁡A\operatorname{tr}A 与 det⁡A\det A 备用验算
「求特征向量」(矩阵给的)解 (A−λI)x=0(A-\lambda I)\boldsymbol x=\boldsymbol 0求基础解系;若题给的是变换,还要乘回基 ξ=(ε1,⋯ )α\boldsymbol\xi=(\boldsymbol\varepsilon_1,\cdots)\boldsymbol\alpha
「能不能对角化」几何重数 ≤\le 代数重数逐个特征值比两种重数;全取等号才可对角化,PP 由特征向量拼成
「特征值有什么共性」相似不变量tr⁡A=∑λi\operatorname{tr}A=\sum\lambda_i、det⁡A=∏λi\det A=\prod\lambda_i,两者都是相似不变量
「nn 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 TT 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   ⟺  \iff 保长度   ⟺  \iff 标准正交基 →\to 标准正交基   ⟺  \iff AHA=IA^{\mathrm H}A=I
「正交矩阵的特征值」特征值模为 11由 ∥Ux∥=∥x∥|U\boldsymbol x|=|\boldsymbol x| 得 ∣λ∣=1|\lambda|=1;复特征值完全可能,别写「必为 ±1\pm1」
「怎么把某个分量清零」Givens 旋转取角使 cos⁡φ,sin⁡φ\cos\varphi,\sin\varphi 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 e1\boldsymbol e_1」Householder 反射取 ω\boldsymbol\omega 为 x−∥x∥e1\boldsymbol x-|\boldsymbol x|\boldsymbol e_1 方向的单位向量,则 Hx=∥x∥e1H\boldsymbol x=|\boldsymbol x|\boldsymbol e_1

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 rr;用分块矩阵 [AII∗]\begin{bmatrix}A&I\I&*\end{bmatrix} 做行 / 列变换,读出 E=PE=P、F=Q−1F=Q^{-1},验算 EAF=ΓEAF=\Gamma
「AB=IAB=I 说明了什么」定理 3.1.1(单侧逆)先看方向:AB=IAB=I 问右逆(要行满秩),BA=IBA=I 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 rank⁡(AAH)=m\operatorname{rank}(AA^{\mathrm H})=m,再取 B=AH(AAH)−1B=A^{\mathrm H}(AA^{\mathrm H})^{-1}
「AHAA^{\mathrm H}A 能不能求逆」rank⁡(A)=rank⁡(AHA)\operatorname{rank}(A)=\operatorname{rank}(A^{\mathrm H}A)可逆   ⟺  \iff AA 列满秩;换成 A2A^2 就失效
「把矩阵写成两个满秩矩阵之积」满秩分解定理选 R(A)R(A) 的一组基做 BB(常用 AA 的主元列),坐标拼成 CC;回代验 BC=ABC=A
「给定 BB 求 CC」单侧逆公式C=(BHB)−1BHAC=(B^{\mathrm H}B)^{-1}B^{\mathrm H}A(BB 列满秩);对偶地 B=ACH(CCH)−1B=AC^{\mathrm H}(CC^{\mathrm H})^{-1}
「两种满秩分解什么关系」定理 3.2.2B1=B2DB_1=B_2D、C1=D−1C2C_1=D^{-1}C_2,DD 可逆(过渡矩阵);先证 R(B1)=R(A)=R(B2)R(B_1)=R(A)=R(B_2)
「解 AXA=AAXA=A」满秩分解代 A=BCA=BC 得 CXB=IrCXB=I_r(充要),构造 X=CH(CCH)−1(BHB)−1BHX=C^{\mathrm H}(CC^{\mathrm H})^{-1}(B^{\mathrm H}B)^{-1}B^{\mathrm H}
「求 QR 分解」定理 3.4.1(GS 即算法)逐列 GS:对角元取残差范数 ∥yk∥|\boldsymbol y_k|,上三角元取 (ak,zi)(\boldsymbol a_k,\boldsymbol z_i);写完必验 QR=AQR=A
「QR 分解唯一吗」正线约定正线下唯一;去正线差对角酉阵(实:2n2^n 种,例 3.4.B(新增);不满秩丢唯一性
「长方阵求完全分解」推论 3.4.1A=U[R1O]A=U\begin{bmatrix}R_1\O\end{bmatrix}:GS 得 Q1R1Q_1R_1 → 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 Ak+1=RkQkA_{k+1}=R_kQ_k先证 =QkHAkQk=Q_k^{\mathrm H}A_kQ_k(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fAf_A 因式分解 → 列候选(各根重数 11 到 djd_j)→ 从低往高试 g(A)=Og(A)=O;第一个通过即 mAm_A
「算 g(A)g(A) / AmA^m / A−1A^{-1}」H–C 降次三件套g(A)g(A) 除 mAm_A 最省;AmA^m 在特征值处定系数;A−1=−1a0(⋯ )A^{-1}=-\frac{1}{a_0}(\cdots),a0=(−1)ndet⁡Aa_0=(-1)^n\det A
「为什么对角元是特征值」QR 算法 + 相似迭代链 Ak=(Q1⋯Qk−1)HA(Q1⋯Qk−1)A_k=(Q_1\cdots Q_{k-1})^{\mathrm H}A(Q_1\cdots Q_{k-1}) 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「VV 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 1α=α1\boldsymbol{\alpha}=\boldsymbol{\alpha} 不能由其余七条推出。反例:令 k⋅α≡θk\cdot\boldsymbol{\alpha}\equiv\boldsymbol{\theta}(数乘恒给零向量)——其余七条全成立,但 1α=θ≠α1\boldsymbol{\alpha}=\boldsymbol{\theta}\ne\boldsymbol{\alpha}。

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:x⊕y=xyx\oplus y=xy 的零元是 11、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」Ax=bA\boldsymbol x=\boldsymbol b 的几何含义1.2.7
「矩阵贴着旧的一侧」新基 == 旧基 ×P\times P;旧坐标 =P×=P\times 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」A2=AA^2=A 时 Cn=N(A)∔R(A)\mathbb C^n=N(A)\dotplus R(A)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 ∥ak∥|\boldsymbol a_k|)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 kk 根梁只搭在前 kk 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 Ak+1=QkHAkQkA_{k+1}=Q_k^{\mathrm H}A_kQ_k 都是相似QR 算法
「fAf_A 记全部,mAm_A 记必要」fAf_A 带全重数、mAm_A 只留必要(I2I_2:fA=(λ−1)2f_A=(\lambda-1)^2,mA=λ−1m_A=\lambda-1)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:(Λ−λkI)(\Lambda-\lambda_kI) 清第 kk 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 11)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 W⊥W^{\perp}
是否唯一换补就变由 WW 与内积唯一确定
残差性质不一定垂直残差 ⊥W\perp W
额外身份—WW 中离 x\boldsymbol x 最近的点

② 直和 ∔\dotplus vs 正交直和 ⊕\oplus

∔\dotplus:拆法唯一。⊕\oplus: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B=P−1APB=P^{-1}AP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B=PHAPB=P^{\mathrm H}AP同一个内积(二次型)、同一个空间的两组基秩、正定性
相抵B=P−1AQB=P^{-1}AQ同一个映射、两端各自换基(甚至不同映射)只有秩

交汇点:PP 是酉矩阵(PHP=IP^{\mathrm H}P=I)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 ∥(x,y)∥≤∥x∥∥y∥|(\boldsymbol x,\boldsymbol y)|\le|\boldsymbol x||\boldsymbol y|✅✅(必须带模)
C–S 等号   ⟺  \iff 线性相关✅✅
夹角 arccos⁡(x,y)∥x∥∥y∥\arccos\frac{(\boldsymbol x,\boldsymbol y)}{|\boldsymbol x||\boldsymbol y|}✅❌ 无定义
正交   ⟺  \iff 勾股等式✅❌ 只有「正交 ⟹ 勾股」
内积用转置 yTxy^{\mathrm T}x✅❌ 必须共轭转置 yHxy^{\mathrm H}x
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 L2L^2)
三角函数系属于❌ 不是(只能得到三角多项式)✅ 是(L2[−π,π]L^2[-\pi,\pi] 中)

⑥ 和 vs 并;平凡 vs 真

W1+W2W_1+W_2 一定是子空间;W1∪W2W_1\cup W_2 一般不是(除非一个有包含关系)。「平凡」按「是否只有 {θ}{\boldsymbol{\theta}} 与 VV」分;「真」按 W≠VW\ne V 分——两套划分,{θ}{\boldsymbol{\theta}} 既平凡又真。

⑦ 满秩分解 vs QR 分解

满秩分解 A=BCA=BCQR 分解
前提r>0r>0(不限满秩)方阵满秩 / 长方阵列满秩
左因子BB 列满秩(列是 R(A)R(A) 的任意一组基)QQ 酉(方阵)/ 列正交规范(长方)
右因子CC 行满秩(坐标表,无形状要求)RR 上三角(正线 ++ 唯一)
不唯一程度差一个可逆因子 DD(B1=B2DB_1=B_2D、C1=D−1C2C_1=D^{-1}C_2)正线下唯一;去正线差对角酉阵(实:2n2^n)
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 r=nr=n)

⑧ fAf_A vs mAm_A(都是 AA 的「多项式账本」,记账粒度不同)

特征多项式 fAf_A最小多项式 mAm_A
定义det⁡(λI−A)\det(\lambda I-A)次数最小的首 11 零化多项式
重数代数重数(全记)必要重数(能省则省)
关系mA∣fAm_A\mid f_A,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;mA=fAm_A=f_A 是常态,I2I_2 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   ⟺  \iff 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 PP特征值、迹、det⁡\det、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 UU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 QQ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」V5={(a1,a2)∣a1≥0}V_5={(a_1,a_2)\mid a_1\ge0}:加法封闭,但 (−1)(1,0)∉V5(-1)(1,0)\notin V_5
「两两不成比例就线性无关」(1,0),(0,1),(1,1)(1,0),(0,1),(1,1):两两不成比例,却 1⋅(1,0)+1⋅(0,1)−1⋅(1,1)=θ1\cdot(1,0)+1\cdot(0,1)-1\cdot(1,1)=\boldsymbol{\theta}
「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 u\boldsymbol u,(u,u)≠0(\boldsymbol u,\boldsymbol u)\ne0
「投影公式对任意基都能用」W=R2W=\mathbb R^2、基 (1,0),(1,1)(1,0),(1,1)、y=(1,0)\boldsymbol y=(1,0):公式给出 (32,12)≠y(\frac32,\frac12)\ne\boldsymbol y
「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,1α≠α1\boldsymbol\alpha\ne\boldsymbol\alpha
「秩为定值的矩阵集合是子空间」E11+E22=IE_{11}+E_{22}=I,秩从 1 跳到 2(n≥2n\ge2 时)
「复空间也能算夹角」C1\mathbb C^1 中 x=1,y=ix=1,y=i:勾股成立但 (x,y)=−i≠0(x,y)=-i\ne0
「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 R[x]\mathbb R[x] 与 R\mathbb R 作为 Q\mathbb Q-空间);判别依据是维数,不是元素个数
「QR 分解的 r22r_{22} 就是 ∥a2∥|\boldsymbol a_2|」例 3.4.A:r22=25r_{22}=\tfrac25 而 ∥a2∥=5|\boldsymbol a_2|=\sqrt5——对角元是残差范数
「实矩阵都能正交三角化」旋转阵 [0−110]\begin{bmatrix}0&-1\1&0\end{bmatrix}:特征值 ±i\pm\mathrm i 非实
「不满秩就没有 QR 分解」[1100]=I2[1100]\begin{bmatrix}1&1\0&0\end{bmatrix}=I_2\begin{bmatrix}1&1\0&0\end{bmatrix};丢掉的只是唯一性
「正交阵特征值是 ±1\pm1」旋转阵 ±i\pm\mathrm i(模为 11,不是 ±1\pm1)
「对角元全零即零矩阵」[0100]\begin{bmatrix}0&1\0&0\end{bmatrix}(特征值全零却非零)
「mAm_A 恒等于 fAf_A」I2I_2:fA=(λ−1)2f_A=(\lambda-1)^2,mA=λ−1m_A=\lambda-1
「QR 算法收敛是必然的」旋转阵:正线 QR 分解是 A=A⋅IA=A\cdot I,迭代原地不动(等模卡死)
「φ(A)\varphi(A) 的特征向量也是 AA 的」A=diag⁡(1,−1)A=\operatorname{diag}(1,-1)、φ=λ2\varphi=\lambda^2:φ(A)=I\varphi(A)=I,任何向量都是它的特征向量
「AmA^m 的特征值可以随便配对」必须按同一条特征向量对应:AA 的特征值 λi\lambda_i 对 AmA^m 仍是第 ii 个位置

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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vectorn 元有序数组,分量取自同一个数域 FF1.1.2
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 0,10,1、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 θ\boldsymbol{\theta};与数 00 不是一回事1.1.5
负向量negative vector使 α+(−α)=θ\boldsymbol{\alpha}+(-\boldsymbol{\alpha})=\boldsymbol{\theta} 的那个向量1.1.5
线性组合linear combinationk1α1+⋯+kmαmk_1\boldsymbol{\alpha}_1+\cdots+k_m\boldsymbol{\alpha}_m 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 {θ}{\boldsymbol{\theta}} 与整个空间 VV 两个极端1.2.1
真子空间proper subspace不等于 VV 的子空间;「平凡」与「真」是两套划分1.2.1
零空间null spaceAx=0A\boldsymbol{x}=\boldsymbol{0} 的解集 N(A)N(A),也叫核空间 kernel1.2.7
列空间column spaceAA 的列的全部线性组合,也叫值空间 range1.2.7
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 subspacesW1+W2={w1+w2}W_1+W_2={w_1+w_2},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 × PP 中的 PP,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 formuladim⁡(W1+W2)=dim⁡W1+dim⁡W2−dim⁡(W1∩W2)\dim(W_1+W_2)=\dim W_1+\dim W_2-\dim(W_1\cap W_2)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 AH=AA^{\mathrm H}=A 的复方阵;xHAxx^{\mathrm H}Ax 必为实数1.4.4
正定矩阵positive definite matrixHermite 且对一切非零 xx 有 xHAx>0x^{\mathrm H}Ax>01.4.4
半正定矩阵positive semidefinite matrix把正定条件放宽成 xHAx≥0x^{\mathrm H}Ax\ge01.4.4
度量矩阵metric matrix固定基后记录两两内积的矩阵 gij=(εj,εi)g_{ij}=(\varepsilon_j,\varepsilon_i),也叫 Gram 矩阵1.4.6
合同变换congruent transformation换基时度量矩阵按 GF=PHGEPG_{\mathcal F}=P^{\mathrm H}G_{\mathcal E}P 变1.4.7
内积诱导的范数norm induced by inner product由 ∥x∥=(x,x)\lVert x\rVert=\sqrt{(x,x)} 得到的长度1.5.1
长度length内积开平方 ∥x∥=(x,x)\lVert x\rVert=\sqrt{(x,x)},即模 norm1.5.1
Schwarz-不等式Cauchy–Schwarz inequality∣(x,y)∣≤∥x∥∥y∥\lvert(x,y)\rvert\le\lVert x\rVert\lVert y\rVert,等号恰在线性相关时1.5.2
夹角angle由 cos⁡θ=(x,y)/(∥x∥∥y∥)\cos\theta=(x,y)/(\lVert x\rVert\lVert y\rVert) 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(x,y)=0(x,y)=0;复空间不能用夹角判断1.5.5
勾股定理Pythagorean theorem正交时 ∥x+y∥2=∥x∥2+∥y∥2\lVert x+y\rVert^2=\lVert x\rVert^2+\lVert y\rVert^2 且反向不成立1.5.5
Gram·SchmidtGram–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 11 的基1.5.7
直和direct sum和空间中每个向量拆法唯一,记 W1∔W2W_1\dotplus W_21.6.1
补空间complementary subspace使 V=W1∔W2V=W_1\dotplus W_2 成立的那个 W2W_2,一般不唯一1.6.1
投影projection直和分解 x=y+zx=y+z 中落在指定分量的 yy,必须说清沿哪个补1.6.3
幂等矩阵idempotent matrix满足 A2=AA^2=A 的方阵,自动给出 Cn=N(A)∔R(A)\mathbb C^n=N(A)\dotplus R(A)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 ⊕\oplus1.6.5
正交补orthogonal complement与 WW 中每个向量都正交的向量全体 W⊥W^{\perp}1.6.6
正交分解orthogonal decompositionV=W⊕W⊥V=W\oplus W^{\perp},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 WW 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 ff 后 gg 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 algorithmf=sg+rf=sg+r 且 deg⁡r<deg⁡g\deg r\lt\deg g,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 T∈L(V,W)T\in L(V,W),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 V→VV\to V2.2.1
核空间kernel / null space被映成零向量的原像全体 N(T)N(T),是 VV 的子空间2.2.5
值域range全体像构成的集合 R(T)R(T),是 WW 的子空间2.2.5
零度nullity核空间的维数 dim⁡N(T)\dim N(T)2.2.5
映射的秩rank of a linear map值域的维数 dim⁡R(T)\dim R(T),与基的选择无关2.2.5
幂等变换idempotent transformation满足 T2=TT^2=T 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 theoremdim⁡N(T)+dim⁡R(T)=dim⁡V\dim N(T)+\dim R(T)=\dim V,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 V→WV\to W 的线性映射按点式运算构成的线性空间 L(V,W)L(V,W)2.2.4
矩阵的伴随transpose of a linear map取定两组基后把 TT 写成 Fm×nF^{m\times n} 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 formulaβ=Aα\beta=A\alpha: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 B=P−1AQB=P^{-1}AQ 变2.3.4
换基公式change-of-basis formulaB=P−1AQB=P^{-1}AQ;同一空间换基时 Q=PQ=P 得相似2.3.4
矩阵的秩rank of a matrix把 AA 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 Tx=λxT\boldsymbol{x}=\lambda\boldsymbol{x} 的那个 λ\lambda2.4.1
特征向量eigenvector被 TT 作用后只变长度的非零向量2.4.1
特征多项式characteristic polynomialfA(λ)=∣λI−A∣f_A(\lambda)=\lvert\lambda I-A\rvert,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 dim⁡Vλ\dim V_\lambda2.4.3
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eigenspaceVλ=N(T−λI)V_\lambda=N(T-\lambda I),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 nn 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,B=P−1APB=P^{-1}AP2.4.4
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 ATA=IA^{\mathrm T}A=I,列向量构成标准正交基2.5.1
酉矩阵unitary matrix复方阵满足 AHA=IA^{\mathrm H}A=I,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 (i,j)(i,j) 内旋转、每次清零一个分量的正交矩阵2.5.3
HouseholderHouseholder reflection and transformationH=I−2ωωTH=I-2\omega\omega^{\mathrm T},关于 ω⊥\omega^{\perp} 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 B=P−1AQB=P^{-1}AQ3.1.1
相抵标准形equivalence normal form秩为 rr 的矩阵都相抵于 Γ=diag⁡(Ir,O)\Gamma=\operatorname{diag}(I_r,O)3.1.1
相抵分解equivalence decompositionA=P−1ΓQA=P^{-1}\Gamma Q: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 AB=IAB=I 要求行满秩,左逆 BA=IBA=I 要求列满秩3.1.3
秩等式rank identityrank⁡A=rank⁡(AHA)=rank⁡(AAH)\operatorname{rank}A=\operatorname{rank}(A^{\mathrm H}A)=\operatorname{rank}(AA^{\mathrm H})3.1.4
满秩分解full-rank factorizationA=BCA=BC:BB 列满秩、CC 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:B1=B2DB_1=B_2D、C1=D−1C2C_1=D^{-1}C_23.2.3
伪逆pseudoinverseX=CH(CCH)−1(BHB)−1BHX=C^{\mathrm H}(CC^{\mathrm H})^{-1}(B^{\mathrm H}B)^{-1}B^{\mathrm H},是 AXA=AAXA=A 的一个解3.2.4
QR·分解QR decompositionA=QRA=QR:QQ 酉、RR 上三角,也叫正交三角分解3.4.1
正线条件positive diagonal condition要求 RR 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 QHQ=InQ^{\mathrm H}Q=I_n,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 formA=UTUHA=UTU^{\mathrm H} 中的上三角阵 TT,对角元就是全部特征值3.5.1
完全-QRcomplete QR长方阵补零块后的完全分解 A=U[R1O]A=U\begin{bmatrix}R_1\O\end{bmatrix}3.4.2
Schur-分解Schur decompositionA=UTUHA=UTU^{\mathrm H},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:QQ 正交、RR 上三角3.4.1
矩阵多项式matrix polynomialφ(A)=∑aiAi\varphi(A)=\sum a_iA^i,常数项自动补成 a0Ia_0I3.5.2
谱映射spectral mappingf(A)f(A) 的特征值恰是 f(λ)f(\lambda),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:fA(A)=Of_A(A)=O3.5.3
零化多项式annihilating polynomial使 g(A)=Og(A)=O 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 mAm_A:唯一、整除一切零化多项式3.5.4
候选法candidate method由 fAf_A 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 inverseA−1A^{-1} 可由 mAm_A 或 fAf_A 的系数写成 AA 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