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1×3矩阵(列向量)乘以3×1矩阵(行向量)
这里把行向量和列向量写反了。1×3 矩阵是行向量,3×1 矩阵才是列向量。
Full reasoning
在线性代数中,**行向量(row vector)是 $1\times n$ 矩阵,而列向量(column vector)**是 $m\times 1$ 矩阵。MathWorld 的 Row Vector 与 Column Vector 都直接给出了这个定义;其 Matrix 条目也明确说明:$m\times1$ matrix is called a column vector, and $1\times n$ matrix is called a row vector。
因此,文中的这句话把二者完全写反了:
- $1\times3$ 应是行向量,不是列向量;
- $3\times1$ 应是列向量,不是行向量。
顺便说,后面这个乘法本身 $[1\ 3\ -5],[4\ -2\ -1]^T=3$ 是对的,错误在于对矩阵形状名称的标注。
3 sources
- Row Vector -- from Wolfram MathWorld
A 1×n matrix ...
- Column Vector -- from Wolfram MathWorld
An m×1 matrix ...
- Matrix -- from Wolfram MathWorld
An m×1 matrix is called a column vector, and a 1×n matrix is called a row vector.
点积的几何解释通常只适用于 R n ( n ≤ 3 )。
这句话把点积的几何解释错误地限制在三维及以下。标准点积的几何公式 $a\cdot b=|a||b|\cos\theta$ 对任意维实欧几里得空间 $\mathbb{R}^n$ 都成立。
Full reasoning
权威数学参考并不把点积的几何解释限制在 $n\le 3$。
- MathWorld 的 Dot Product 先给出几何公式 $X\cdot Y=|X||Y|\cos\theta$,随后明确写出“一般地(so, in general)”
$$X\cdot Y=\sum_{i=1}^n x_i y_i,$$
也就是把同一个概念直接推广到 $n$ 维向量。 - Encyclopedia of Mathematics 的 Inner product 也同时给出:
- 几何公式:内积等于两向量长度与夹角余弦的乘积;
- 代数公式:对两个 $n$ 维向量,$(a,b)=a_1b_1+\dots+a_nb_n$;
- 并且明确说 inner product can be defined in arbitrary dimensions(可以在任意维定义)。
因此,把“点积的几何解释”说成通常只适用于 $\mathbb R^n$ 且 $n\le 3$,是不对的。真正只在三维空间中特别常见、且有维度限制的是叉积/向量积,不是点积。
2 sources
- Dot Product -- from Wolfram MathWorld
The dot product can be defined for two vectors by X·Y=|X||Y|cosθ ... So, in general, X·Y = sum_(i=1)^(n) x_i y_i.
- Inner product - Encyclopedia of Mathematics
The product of their lengths and the cosine of the angle φ between them ... The inner product of two n-dimensional vectors ... is given by a1b1+...+anbn ... Besides the inner product (which can be defined in arbitrary dimensions), in three-dimensional space one also has the vector product.
如果小于0,则方向相反。
点积小于 0 只说明夹角是钝角(大于 90° 小于 180°),不等于“方向相反”。只有夹角恰好 180° 时,两个向量才是反向共线。
Full reasoning
由点积公式
$$a\cdot b=|a||b|\cos\theta$$
可知,当 $a\cdot b<0$ 时,只能推出 $\cos\theta<0$,也就是夹角 $\theta$ 是钝角:$90^\circ<\theta<180^\circ$。MathWorld 的 Obtuse Angle 把钝角定义为大于 $90^\circ$ 且小于 $180^\circ$ 的角。
但“方向相反”通常指两个向量反向共线,即夹角恰好是 $180^\circ$。负点积远远不够推出这一点。
一个简单反例:
- $a=(1,0)$
- $b=(-1,1)$
则 $a\cdot b=-1<0$,但 $b$ 并不是 $a$ 的反方向倍数,它们夹角是 $135^\circ$,只是钝角,不是“方向相反”。
所以更准确的表述应是:点积大于 0 表示夹角为锐角,点积小于 0 表示夹角为钝角,点积等于 0 表示正交。
2 sources
- Dot Product -- from Wolfram MathWorld
The dot product can be defined for two vectors by X·Y=|X||Y|cosθ, where θ is the angle between the vectors.
- Obtuse Angle -- from Wolfram MathWorld
An angle greater than pi/2 radians (90 degrees) and less than pi radians (180 degrees).
在高维空间,其他的域或模中,点积只有一个定义,那就是 ⟨ a → , b → ⟩ = ∑ i = 1 n a i b i
这句话把高维或其他数域上的内积说成只有这一种坐标公式,这是不对的。尤其在复向量空间,标准内积应为 $\sum a_i\overline{b_i}$,不是 $\sum a_i b_i$。
Full reasoning
这句话至少在复向量空间的情形下是错误的。Encyclopedia of Mathematics 的 Inner product 明确写道:
- 对实数域上的 $n$ 维向量,内积是
$$ (a,b)=a_1b_1+\dots+a_nb_n; $$ - 在复数情形,则是
$$ (a,b)=a_1\overline{b_1}+\dots+a_n\overline{b_n}. $$
也就是说,到了“其他的域”时,公式并不总是还是 $\sum a_i b_i$;复数域上必须带共轭,才能满足正定性等内积公理。
而且同一维度的实向量空间上也并非只有这一种内积。该词条同一来源还指出,更一般地,实向量空间上的内积是对称正定双线性形式。这意味着除了标准坐标内积外,还存在许多其他内积(例如由正定矩阵给出的加权内积)。
因此,把“高维空间、其他域或模中的点积”说成只有这一种定义,且统一写成 $\sum a_i b_i$,并不成立。
1 source
- Inner product - Encyclopedia of Mathematics
The inner product of two n-dimensional vectors over the real numbers is given by a1b1+...+anbn. In the complex case it is given by a1\bar b1+...+an\bar bn. More generally, an inner product on a real vector space is a symmetric bilinear form which is positive definite.