线性代数里面的退化是什么意思?

线性代数中不断的提及退化,可逆,奇异,秩。后边的几个我已经都找到了,唯独退化我在许多地方都找过(教材教辅好几个引擎还有知乎),但是一直没有找到,我不是…
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一个复杂的东西在某种条件下变成一个简单的东西,就叫「退化」。这并不是线性代数特有的概念。

比如,一个一元二次方程,在二次项系数为零时,就退化成一元一次方程。

又如,椭圆在离心率为零时退化成圆。

再如,向量的内积,在向量只有一维的时候,就退化成标量乘法。

再再如,矩阵的若当标准形,在矩阵对称的时候(这是个充分非必要条件),退化成对角阵。

如你所知,秩(Rank)是等级次序的意思,在古代表示官职级别。 如你所知,矩阵可以理解为一个变化(线性),也可以理解为一个空间(线性)。 那么,直接按字面意思来说,退化就是等级次序降低,这个在矩阵上的体现是最直接的,因为秩就是等级次序。

退化其实是个很普遍的概念,其实如果你喜欢这种描述,在很多时候我们都可以用,比如一个单点集就是一个退化的连续统,实数则是退化的复数……有答主举了更多例子,我就不再赘述了。

再说“奇异”,我学习时有好为人师的习惯,总喜欢把学到的东西自己即时写成教案的形式——也许这属于费曼学习法的一种形式(但我并不推荐这样做因为这样学得会超级慢)。我在刚学矩阵这个知识的时候,我如此写道——

“但有时我们会遇到这样的情况\begin{equation} \left( \begin{array}{ccc} 1 & 2 & 3 \\ 4 & 5 & 6 \end{array} \right) \end{equation},理论上,一个向量用了三个坐标来表示,就表示我们是把它放在一个三维空间去考虑的,然而,这个矩阵中的两个向量暂且只能构成一个二维空间,因此我们把这个矩阵称为三维空间的一个二维子空间,它的等级是没有满的,简称为不满秩。 而更奇怪的是,我们有时候遇到这样的情况,\begin{equation} \left( \begin{array}{ccc} 1 & 2 & 3 \\ 4 & 5 & 6 \\ 3 & 6 & 9 \end{array} \right) \end{equation} ,即明明有三个向量构成一个矩阵,其也的确在一个三维空间里,但这个矩阵却仍然只是一个二维空间,这实在太过奇异。嗯,现在我意识到了提出“线性相关”这一概念的的重要意义。”

现在看来这段文字虽稍显稚嫩青涩,但仍具有启发意义。我现在都记得我后来接触到“奇异”这种概念的时候那种快感,就如同自己创造一样。我没有像 @王赟 Maigo 进行过那样的概括,深感惭愧。不过,“对某些优良性质的破坏”,在我看来确实是个很妙的概括。

其实这个答案在我草稿箱里呆了好久了,本来想写的东西有点多,比如“退化/进化这种概念在数学之外是没有被严格定义的,但我们总是会称一些变化是进化的,一些变化是退化的。一个典型的例子是生物学中的“进化”,说到底,生物学家是如何判断一个演化是“进化”还是“退化”呢?而回过头来,数学家们又是怎么判断一个变换是“进化的”还是“退化的”呢?”这本来是这个答案里想谈谈的,细心的人大概可以发现,我是想从两个角度谈退化的,一个是空间,一个是变换。不过最近比较忙。就只从空间的角度回答了一下,希望能算是个好回答。