空间的基

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误区:
总以为二维平面的基是x轴和y轴
总以为三维空间的基是x轴,y轴和z轴

解析:

以二维空间为例,不光只有垂直的两个向量才能表示整个空间。

如上图所示,垂直的两个向量能表示整个平面自不必多说。 

下图中两个不垂直的向量,也可以表示整个平面。

综上,二维平面中,凡是不平行的两个向量都称为“基”

推理,三维空间中,凡是不在一个平面中的3个向量都可以表示整个三维空间,作为3维空间的“基”。

引申,高维空间的“基”,一定不会同时存在于低纬空间中。如果同时存在于低纬空间,则线性相关,不能称为“基”。

举例:三维空间的“基”不能同时存在于二维空间(平面)中,因为平面由两个不平行的向量就可以表示,如果第三个向量如果也在这个平面当中,完全可以由另外两个向量表示出来(线性相关),那么这样的3个向量其实到最后仍然只能表示一个平面,无法表示3维空间。

综上:两个不平行的向量就是二维平面的“基”,3个不在同一平面中的向量就是3维平面的“基”。即:n维空间可以用n个线性不相关的向量表示。

把向量装入矩阵,就成为求矩阵的“秩”,“秩”为几就可以表示几维的空间。

假设5个向量,“秩”为3,那么这5个向量只能表示3维空间。

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