向量空间的两个基向量线性无关吗(基和向量坐标有什么关系)

向量空间的两个基向量线性无关吗(基和向量坐标有什么关系)(1)

我们经常使用这样的方式来表示一个向量,比如(3,2),之所以可以这样表示是存在前提的,这个前提就是我们默认以(1,0)和(0,1)叫做二维空间中的一组基,只有以它们为默认的一组基的时候,向量才可以这样的表示。也就是下方蓝色线所示的:

向量空间的两个基向量线性无关吗(基和向量坐标有什么关系)(2)

那么这个向量(红色)在x轴投影为3,在y轴的投影为2。那么这个向量就可以表示为(3,2)

总的来说可以通过下方的格式来表示:

向量空间的两个基向量线性无关吗(基和向量坐标有什么关系)(3)

其中x=3,y=2。所以总的来说要准确描述向量,首先要确定一组基,然后给出在基所在的各个直线上的投影值,就可以了。之所以我们没有确定一组基而直接说向量表示,是因为这组基是默认的,我们从小到大都使用这组基。选择(1,0)和(0,1)为基,会方便表示,因为它们分别是x和y轴正方向上的单位向量。

要想成为基,必须满足线性无关的条件,这是必须的。为了让基更好用,我们一般让基正交,这样的基更方便表示向量。所以只要满足线性无关的条件就可以表示为基,比如(1,1)和(-1,1)也可以成为一组基,因为它们线性无关。

同时一般我们还想让基的模为1,因为我们知道准确描述向量,首先要确定一组基,然后给出在基所在的各个直线上的投影值。根据a.b=|a||b|cosθ可知,当b的模为1的时候,此时a.b=|a|cosθ,也就是说可以通过a与b的点积来直接计算投影,也就是向量在这个基下的坐标,那么计算投影就很方面了。

基变成模为1非常简单,单位化就好了,比如(1,1)和(-1,1)可以单位化为

向量空间的两个基向量线性无关吗(基和向量坐标有什么关系)(4)

那么这个向量(3,2)在这个新基下的坐标就是与它的点基了,也就是

向量空间的两个基向量线性无关吗(基和向量坐标有什么关系)(5)

我们通过可视化的方式来看一下:

向量空间的两个基向量线性无关吗(基和向量坐标有什么关系)(6)

蓝色的就是新的基,而红色的就是在这个新的基的基础下的坐标了

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