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格拉姆矩阵

指数 格拉姆矩阵

在线性代数中,内积空间中一族向量 v_1,\dots, v_n 的格拉姆矩阵(Gramian matrix 或 Gram matrix, Gramian)是内积的对称矩阵,其元素由 G_.

28 关系: 基 (線性代數)协方差區間可观测性格拉姆矩阵合同矩阵向量向量空间实数丹麦平行六面体内积内积空间系统科学線性無關线性代数随机变量非奇异方阵行列式重叠矩阵量子化学雙線性形式Lp空间控制论标准正交基欧几里得空间正定矩阵有限元分析

域(field)可以指:.

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基 (線性代數)

在线性代数中,基(basis)(也称为基底)是描述、刻画向量空间的基本工具。向量空间的基是它的一个特殊的子集,基的元素称为基向量。向量空间中任意一个元素,都可以唯一地表示成基向量的线性组合。如果基中元素个数有限,就称向量空间为有限维向量空间,将元素的个数称作向量空间的维数。 使用基底可以便利地描述向量空间。比如说,考察从一个向量空间\mathrm射出的线性变换f,可以查看这个变换作用在向量空间的一组基\mathfrak上的效果。掌握了f(\mathfrak),就等于掌握了f对\mathrm中任意元素的效果。 不是所有空间都拥有由有限个元素构成的基底。这样的空间称为无限维空间。某些无限维空间上可以定义由无限个元素构成的基。如果承认选择公理,那么可以证明任何向量空间都拥有一组基。一个向量空间的基不止一组,但同一个空间的两组不同的基,它们的元素个数或势(当元素个数是无限的时候)是相等的。一组基里面的任意一部分向量都是线性无关的;反之,如果向量空间拥有一组基,那么在向量空间中取一组线性无关的向量,一定能将它扩充为一组基。在内积向量空间中,可以定义正交的概念。通过特别的方法,可以将任意的一组基变换成正交基乃至标准正交基。.

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协方差

共變異數(Covariance)在概率論和統計學中用於衡量兩個變量的总体误差。而方差是协方差的一種特殊情況,即當兩個變量是相同的情況。 期望值分别为E(X).

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區間

在數學上,區間是某個範圍的數的搜集,一般以集合形式表示。.

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可观测性格拉姆矩阵

控制理論中,可观测性格拉姆矩阵(Observability Gramian)是用來判斷線性動態系統是否可觀測的格拉姆矩阵。 若針對以下的線性時變系統 \dot(t).

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合同矩阵

在线性代数,特别是二次型理论中,常常用到矩阵间的合同关系。两个矩阵A和B是合同的,如果有同数域上的可逆矩阵 P,使得 其中的P^\mathrm表示矩阵P的转置矩阵。 对于二次型的矩阵表示来说,做一次非退化的线性替换相当于将二次型的矩阵变为一个与其合同的矩阵。.

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向量

向量(vector,物理、工程等也称作--)是数学、物理学和工程科学等多个自然科學中的基本概念,指一个同时具有大小和方向,且满足平行四边形法则的几何對象。一般地,同时满足具有大小和方向两个性质的几何对象即可认为是向量(特别地,电流属既有大小、又有正负方向的量,但由于其运算不满足平行四边形法则,公认为其不属于向量)。向量常常在以符号加箭头标示以区别于其它量。与向量相对的概念称标量或数量,即只有大小、绝大多数情况下没有方向(电流是特例)、不满足平行四边形法则的量。.

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向量空间

向量空間是现代数学中的一个基本概念。是線性代數研究的基本对象。 向量空间的一个直观模型是向量几何,幾何上的向量及相关的運算即向量加法,標量乘法,以及对運算的一些限制如封闭性,结合律,已大致地描述了“向量空間”这个數學概念的直观形象。 在现代数学中,“向量”的概念不仅限于此,满足下列公理的任何数学对象都可被当作向量处理。譬如,實系數多項式的集合在定义适当的运算后构成向量空間,在代数上处理是方便的。单变元实函数的集合在定义适当的运算后,也构成向量空间,研究此类函数向量空间的数学分支称为泛函分析。.

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实数

实数,是有理數和無理數的总称,前者如0、-4、81/7;后者如\sqrt、\pi等。实数可以直观地看作小數(有限或無限的),它們能把数轴「填滿」。但僅僅以枚舉的方式不能描述實數的全體。实数和虚数共同构成复数。 根据日常经验,有理數集在數軸上似乎是「稠密」的,于是古人一直认为用有理數即能滿足測量上的實際需要。以邊長為1公分的正方形為例,其對角線有多長?在規定的精度下(比如誤差小於0.001公分),總可以用有理數來表示足夠精確的測量結果(比如1.414公分)。但是,古希臘畢達哥拉斯學派的數學家發現,只使用有理數無法完全精確地表示這條對角線的長度,這徹底地打擊了他們的數學理念;他們原以為:.

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丹麦

丹麦(Danmark),全称丹麦王国(Kongeriget Danmark),是北欧国家,政体为君主立宪制下的议会民主制,首都在哥本哈根,擁有两個自治領地:法羅群島和格陵蘭。由于丹麦和挪威、瑞典有相近的语言、文化和历史,合称为斯堪地那维亚国家。 丹麥是歐洲聯盟成員國,經濟高度發達,同時是個典型的福利国家,貧富差距極小,为世界高度发达国家。丹麥也是北大西洋公約組織創始會員國之一。 丹麦政体为君主立宪制下的议会民主制,現任君主是玛格丽特二世女王,中央政府拥有相当大的权力,并负责属地法罗群岛和格陵兰的部分事务。.

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平行六面体

在几何学中,平行六面体是由六个平行四边形所组成的三维立体。它与平行四边形的关系,正如正方体与正方形之间的关系;在欧几里得几何中这四个概念都允许,但在仿射几何中只允许平行四边形和平行六面体。平行六面体的三个等价的定义为:.

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内积

#重定向 点积.

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内积空间

内积空间是数学中的线性代数裡的基本概念,是增添了一个额外的结构的向量空间。这个额外的结构叫做内积或标量积。内积将一对向量与一个标量连接起来,允许我们严格地谈论向量的“夹角”和“长度”,并进一步谈论向量的正交性。内积空间由欧几里得空间抽象而来(内积是点积的抽象),这是泛函分析讨论的课题。 内积空间有时也叫做准希尔伯特空间(pre-Hilbert space),因为由内积定义的距离完备化之后就会得到一个希尔伯特空间。 在早期的著作中,内积空间被称作--空间,但这个词现在已经被淘汰了。在将内积空间称为--空间的著作中,“内积空间”常指任意维(可数或不可数)的欧几里德空间。.

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系统科学

系统指的是由相互联系、相互作用的要素(或部分)组成的具有一定结构和功能的有机整体;准确来说,要素+结构.

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線性無關

在線性代數裡,向量空間的一組元素中,若沒有向量可用有限個其他向量的線性組合所表示,则稱為線--性無關或線--性獨立(linearly independent),反之稱為線性相關(linearly dependent)。例如在三維歐幾里得空間R3的三個向量(1, 0, 0),(0, 1, 0)和(0, 0, 1)線性無關。但(2, −1, 1),(1, 0, 1)和(3, −1, 2)線性相關,因為第三個是前兩個的和。.

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线性代数

线性代数是关于向量空间和线性映射的一个数学分支。它包括对线、面和子空间的研究,同时也涉及到所有的向量空间的一般性质。 坐标满足线性方程的点集形成n维空间中的一个超平面。n个超平面相交于一点的条件是线性代数研究的一个重要焦点。此项研究源于包含多个未知数的线性方程组。这样的方程组可以很自然地表示为矩阵和向量的形式。 线性代数既是纯数学也是应用数学的核心。例如,放宽向量空间的公理就产生抽象代数,也就出现若干推广。泛函分析研究无穷维情形的向量空间理论。线性代数与微积分结合,使得微分方程线性系统的求解更加便利。线性代数的理论已被泛化为。 线性代数的方法还用在解析几何、工程、物理、自然科学、計算機科學、计算机动画和社会科学(尤其是经济学)中。由于线性代数是一套完善的理论,非线性数学模型通常可以被近似为线性模型。.

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随机变量

給定樣本空间(S, \mathbb),如果其上的實值函數 X:S \to \mathbb是\mathbb (實值)可測函數,则稱X為(實值)随机变量。初等概率論中通常不涉及到可測性的概念,而直接把任何X:S \to \mathbb的函數稱為随机变量。 如果X指定给概率空间S中每一个事件e有一个实数X(e),同时针对每一个实数r都有一个事件集合A_r与其相对应,其中A_r.

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非奇异方阵

若方块矩阵A\,满足条件\left|A\right|(\rm(A))\ne0,则称A\,为非奇异方阵,否则称为奇异方阵。.

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行列式

行列式(Determinant)是数学中的一個函數,将一个n \times n的矩陣A映射到一個純量,记作\det(A)或|A|。行列式可以看做是有向面积或体积的概念在一般的欧几里得空间中的推广。或者说,在n 维欧几里得空间中,行列式描述的是一个线性变换对“体积”所造成的影响。无论是在线性代数、多项式理论,还是在微积分学中(比如说换元积分法中),行列式作为基本的数学工具,都有着重要的应用。 行列式概念最早出现在解线性方程组的过程中。十七世纪晚期,关孝和与莱布尼茨的著作中已经使用行列式来确定线性方程组解的个数以及形式。十八世纪开始,行列式开始作为独立的数学概念被研究。十九世纪以后,行列式理论进一步得到发展和完善。矩阵概念的引入使得更多有关行列式的性质被发现,行列式在许多领域都逐渐显现出重要的意义和作用,出现线性自同态和向量组的行列式的定义。 行列式的特性可以被概括为一个交替多线性形式,这个本质使得行列式在欧几里德空间中可以成为描述“体积”的函数。.

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重叠矩阵

重叠矩阵是量子化学中用于描述量子力学系统中的基底向量的集合的矩阵。尤其是对于正交基底,重叠矩阵是对角线的。此外,如果基底向量形成了正交的集合,重叠矩阵就是单位矩阵。重叠矩阵总是n×n,其中n是基底函数的数目。这是一个格拉姆矩阵。 总体上,重叠矩阵是这样定义的: 其中 特别的是,如果集合是标准的(不一定正交),对角线上的元素恒为1,而非对角元素的大小总小于或等于这个值。只有存在类似于柯西不等式的线性相关关系时才会取得等号。此外,这个矩阵的定义是恒正的,也就是它的特征值严格为正。.

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量子化学

量子化学是应用量子力学的规律和方法来研究化学问题的一门学科。将量子理论应用于原子体系还是分子体系是区分量子物理学与量子化学的标准之一。目前认为最早的量子化学计算是1927年布劳(Ø.Burrau)对离子以及同年瓦尔特·海特勒和弗里茨·伦敦对H2分子的计算,开创量子化学这一個交叉学科。经过近八十年发展之后,量子化学已经成为化学家们广泛应用的一种理论方法。.

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雙線性形式

在域 F 中,向量空間 V 的雙線性形式指的是一个V × V → F 上的线性函数 B, 满足: 都是线性的。這個定義也適用於交換環的模,这时线性函数要改为模同态。 注意一個雙線性形式是特別的双线性映射。.

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Lp空间

在数学中,Lp空间是由p次可积函数组成的空间;对应的ℓp空间是由p次可和序列组成的空间。它們有時叫做勒貝格空間,以昂利·勒貝格命名,儘管依據它們是首先介入。在泛函分析和拓扑向量空间中,他们构成了巴拿赫空间一类重要的例子。 Lp空间在工程学领域的有限元分析中有应用。.

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控制论

控制论是一门跨学科研究, 它用于研究控制系统的结构,局限和发展。在21世纪,控制论的定义变得更加宽泛,主要用于指代“对任何使用科学技术的系统的控制”。由于这一定义过于宽泛,许多相关人士不再使用“控制论”一词。 控制论与对系统的研究有关,如自动化系统、物理系统、生物系统、认知系统、以及社会系统等等。控制论可被应用于研究包含信令回路的系统。信令回路在这里指,当一个系统的运作改变了它所在的环境,而这些改变又反过来反馈于系统上,并导致系统本身的变化。这种循环最初被称为“循环影响”关系。.

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标准正交基

在线性代数中,一个内积空间的正交基(orthogonal basis)是元素两两正交的基。称基中的元素为基向量。假若,一个正交基的基向量的模长都是单位长度1,则称这正交基为标准正交基或"规范正交基"(Orthonormal basis)。 无论在有限维还是无限维空间中,正交基的概念都是很重要的。在无限维希尔伯特空间中,正交基不再是哈默尔基,也即是说不是每个元素都可以写成有限个基中元素的线性组合。因此在无限维空间中,正交基应该被更严格地定义为由线性无关而且两两正交的元素组成、张成的空间是原空间的一个稠密子空间(而不是整个空间)的集合。 注意,在没有定义内积的空间中,“正交基”一词是没有意义的。因此,一个具有正交基的巴拿赫空间,就是一个希尔伯特空间。.

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欧几里得空间

欧几里得几何是在约公元前300年,由古希腊数学家欧几里得建立的角和空间中距离之间联系的法则。欧几里得首先开发了处理平面上二维物体的“平面几何”,他接着分析三维物体的“立体几何”,所有欧几里得的公理被编排到幾何原本。 这些数学空间可以被扩展来应用于任何有限维度,而这种空间叫做 n维欧几里得空间(甚至简称 n 维空间)或有限维实内积空间。 这些数学空间还可被扩展到任意维的情形,称为实内积空间(不一定完备), 希尔伯特空间在高等代数教科书中也被称为欧几里得空间。 为了开发更高维的欧几里得空间,空间的性质必须非常仔细的表达并被扩展到任意维度。 尽管结果的数学非常抽象,它却捕获了我们熟悉的欧几里得空间的根本本质,根本性质是它的平面性。 另存在其他種類的空间,例如球面非欧几里得空间,相对论所描述的四维时空在重力出现的时候也不是欧几里得空间。.

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正定矩阵

在线性代数裡,正定矩阵是埃尔米特矩阵的一种,有时会简称为正定阵。在线性代数中,正定矩阵的性质類似复数中的正实数。与正定矩阵相对应的线性算子是对称正定双线性形式(複域中则对应埃尔米特正定双线性形式)。.

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有限元分析

有限元分析,即有限元方法(冯康首次发现时称为基于变分原理的差分方法),是一种用于求解微分方程组或积分方程组数值解的数值技术。这一解法基于完全消除微分方程,即将微分方程转化为代数方程组(稳定情形);或将偏微分方程(组)改写为常微分方程(组)的逼近,这样可以用标准的数值技术(例如欧拉法,龙格-库塔法等)求解。 在解偏微分方程的过程中,主要的难点是如何构造一个方程来逼近原本研究的方程,并且该过程还需要保持数值稳定性。目前有许多处理的方法,他们各有利弊。当区域改变时(就像一个边界可变的固体),当需要的精确度在整个区域上变化,或者当解缺少光滑性时,有限元方法是在复杂区域(像汽车、船体结构、输油管道)上解偏微分方程的一个很好的选择。例如,在正面碰撞仿真时,有可能在"重要"区域(例如汽车的前部)增加预先设定的精确度并在车辆的末尾减少精度(如此可以减少仿真所需消耗);另一个例子是模拟地球的气候模式,预先设定陆地部分的精确度高于广阔海洋部分的精确度是非常重要的。.

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