二阶行列式推导过程(二阶行列式在二维空间中的几何原理)

前面介绍了矩阵乘法在空间中的几何意义:新向量在i j k压缩和拉伸后的空间中以新的向量形式呈现出来,这就是矩阵乘法要表达的意思。

如图对于拉伸和压缩后的区域面积将如何变幻呢,这就是本篇行列式要解决的问题

二阶行列式推导过程(二阶行列式在二维空间中的几何原理)(1)

如图:i被放大了3倍,j倍被放大了2倍,图形面积就是2X3=6,矩阵表示的是缩放倍数

二阶行列式推导过程(二阶行列式在二维空间中的几何原理)(2)

图中很明显,经过 i j变化后的区域就是单位向量围城区域的6倍

二阶行列式推导过程(二阶行列式在二维空间中的几何原理)(3)

如果我们将区域向右挤压,你可以想象下正方向挤压成平行四边形的情况,面积保持不变。唯一变化的是单位向量(也叫基向量)如图

二阶行列式推导过程(二阶行列式在二维空间中的几何原理)(4)

网格线保持平行且等距,所以你只要知道单位正方向变化的比列,就知道整个空间区域的变换比列

二阶行列式推导过程(二阶行列式在二维空间中的几何原理)(5)

所以行列式的意义就是如图:面积是单位正方向的6倍

二阶行列式推导过程(二阶行列式在二维空间中的几何原理)(6)

面积是单位正方形的3倍

二阶行列式推导过程(二阶行列式在二维空间中的几何原理)(7)

当矩阵代表的行列式等于0时,意味着矩阵表示的变换将空间压缩到更小的维度上,这一点很重要

二阶行列式推导过程(二阶行列式在二维空间中的几何原理)(8)

当行列式为负数时又表示什么呢?我们来看一个连续变换的图形:

当i 渐渐靠近j时空间被压缩

二阶行列式推导过程(二阶行列式在二维空间中的几何原理)(9)

当i 和j时重合时,行列式等于0,空间变换维度最低

二阶行列式推导过程(二阶行列式在二维空间中的几何原理)(10)

当i超过j时行列式很自然等于负数

二阶行列式推导过程(二阶行列式在二维空间中的几何原理)(11)

所以行列式为负数时,表示i j翻转了空间的取向,如图

开始时的方向

二阶行列式推导过程(二阶行列式在二维空间中的几何原理)(12)

旋转后的方向

二阶行列式推导过程(二阶行列式在二维空间中的几何原理)(13)

如图矩阵行列式是-5,表示将单位正方形拉伸了5倍并​旋转了一个方向,

二阶行列式推导过程(二阶行列式在二维空间中的几何原理)(14)

行列式计算:a代表在x轴上的伸缩倍数,d代表在y轴上的伸缩倍数​

二阶行列式推导过程(二阶行列式在二维空间中的几何原理)(15)

如果i不变,j发生旋转,则形成的平行四边形面积不变

二阶行列式推导过程(二阶行列式在二维空间中的几何原理)(16)

​当bc不为0时,bc就会告诉你平行四边形在对角线上拉伸了多少,如图是个非常有趣的模型。

二阶行列式推导过程(二阶行列式在二维空间中的几何原理)(17)

以上就是行列式在二维空间中的模型和计算原理

,

免责声明:本文仅代表文章作者的个人观点,与本站无关。其原创性、真实性以及文中陈述文字和内容未经本站证实,对本文以及其中全部或者部分内容文字的真实性、完整性和原创性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并自行核实相关内容。文章投诉邮箱:anhduc.ph@yahoo.com

    分享
    投诉
    首页