三年前曾经写过如何理解矩阵的秩,该文主要讲了矩阵的秩的几何意义。这期间我们的图解线性代数课程历经数次修改,已经面目全非。教学相长,我们对知识的看法也在不断刷新,基于此,本文尝试提供一个关于秩的一个全新的视角,一个可能不严谨但是更直观的视角。
矩阵的秩可以直观地理解为筛眼的大小:
下面就来解释这句话是什么意思?
假设对于向量
上述关系可以用图像来表示,左侧的向量
将各个向量依次连起来就得到了两个矩形。那么可以这么理解,左侧的矩形在
如果
有一个很明显的特点,矩阵的秩
因为上面的结论,所以可以将矩阵
那么矩阵的秩
筛眼越小,自然漏过去的越小。
把矩阵的秩看作筛眼的大小还是有一定解释能力的。比如矩阵的秩有如下的性质,该性质也称为矩阵复合的秩:
可以用带网格两个圆来表示这两个筛子,可以看到各自的筛眼大小不同,也就是各自的矩阵的秩不相同:
当这两个筛子叠在一起的时候,叠加部分的筛眼变小了,比单独某一个筛子的筛眼要小:
所以此时有:
当然还有可能
这时叠在一起时,叠加部分的筛眼等于其中某一个筛子的筛眼:
所以此时有;
综合起来就是:
满秩矩阵
这样两者复合,筛眼大小就完全取决于
所以可得到满秩矩阵复合的性质: