线性代数中,比如某 2 维的向量,如果乘上系数
,就可以表示它所在的、过原点的直线:
而有两个 2 维的线性无关向量、
,通过它们的线性组合
就可以表示整个
:
但如果我们不感兴趣过原点的直线和整个,而是别的一些几何图形,比如过
、
的直线(不过原点),或者以
、
为两端的线段,或者
、
、
、
围成的多边形,甚至一些曲线,那么线性代数能够帮到我们吗?
上述几何图形其实就是的一部分,因此只需要对系数
进行一些限制就可以办到,下面来具体解释下(本文不进行具体的推导了,只进行一些介绍)。
如果限制,即令:
那么就表示过
、
的直线:
如果再增加,还是限制系数之和为 1,即令:
此时代表什么呢?可以这么来看,当
的时候,得到的还是过
、
的直线:
然后令、
,那么会得到与上述直线平行的直线:
不断变换会得到所有平行直线,最终填满整个
。所以此时的
代表了包含
、
和
的平面,也就是
:
当然上述作法在中没有必要,但是在
中就可以轻松表示包含
、
和
的平面:
如果除了限制外,还要求系数都大于等于 0,即令:
那么就表示端点为
、
的线段:
如果再增加,即令:
当的时候,得到的还是端点为
、
的线段:
然后令、
,那么会得到下面的线段:
不断变换最终会填满
、
和
围成的封闭区域。所以此时的
代表了
、
和
围成的封闭区域:
如果再增加一个,即令:
那么表示的不是像下面这样凹进去的图像:
它表示的是包含这 4 个点的凸出的图像:
用数学的语言就是,表示的由
、
、
以及
构成的凸包,这也是一个重要的概念,在凸优化中会用到。
如下的、
、
以及
会构成一个凸包:
如果像下面这样对系数进行限制:
那么表示的就是该凸包内的一条曲线,也称为贝塞尔曲线: