关于定理10中标准矩阵A唯一性验证的正确性确认请求
验证线性变换标准矩阵的唯一性
没问题,咱们一步步拆解这个证明,完全跟着提示的思路走就很清晰:
首先先明确几个核心前提:
- 线性变换 $T: \mathbb{R}^n \longrightarrow \mathbb{R}^m$,已知存在m×n矩阵B,使得对任意 $\overrightarrow{x} \in \mathbb{R}^n$,都有 $T(\overrightarrow{x}) = B\overrightarrow{x}$
- 矩阵A是T的标准矩阵,根据定理10的定义,A的第j列就是 $T(\overrightarrow{e}_j)$ —— 这里的 $\overrightarrow{e}_j$ 是 $\mathbb{R}^n$ 里的第j个标准单位向量(也就是第j个分量为1,其余全为0的向量)
接下来证明A和B的每一列都完全一致:
- 任取一个标准单位向量 $\overrightarrow{e}_j$(j的取值范围是1到n),根据已知条件,$T(\overrightarrow{e}_j) = B\overrightarrow{e}_j$
- 回忆矩阵乘法的基本规则:当一个矩阵乘上标准单位向量 $\overrightarrow{e}_j$ 时,结果就是这个矩阵的第j列(相当于用单位向量“提取”出对应列)
- 同时,因为A是T的标准矩阵,所以A的第j列必然等于 $T(\overrightarrow{e}_j)$
- 由此可得:A的第j列 = $T(\overrightarrow{e}_j)$ = B的第j列
因为j可以取1到n的任意整数,也就是说A和B的每一列都对应相等,那么整个矩阵A和B肯定是相等的。这样就严谨地证明了线性变换的标准矩阵是唯一的。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者Anton Yershov
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