線性組合計算機
將兩個向量分別乘以純量,再逐一相加對應分量。
計算線性組合
輸入維度相同的向量,分量請以逗號分隔。
關於線性組合
將向量乘以純量,再把得到的向量相加,就形成線性組合。對向量 v1、v2 與純量 a、b 而言,運算式為 av1 + bv2。本計算機會逐分量執行此運算。若 v1 是 (x1, y1, z1),v2 是 (x2, y2, z2),結果就是 (ax1 + bx2, ay1 + by2, az1 + bz2)。只要兩個向量的分量數相同,這個規則就適用於任何有限維度的向量。
純量控制各個向量貢獻的大小與方向。大於一的純量會拉長向量,介於零與一之間的值會縮短向量,負純量則使方向反轉。純量為零時,該向量完全不影響最終組合。由於加法必須對應相同位置,二維向量不能直接與三維向量組合。計算機會偵測維度不符並要求相容的輸入,而不是省略某個分量。
線性組合是線性代數的核心概念。一組向量的生成空間,是由這些向量所有可能的線性組合所構成的集合。如果存在一組純量係數能重現某個向量,該向量就屬於這個生成空間。基底向量特別有用,因為當基底線性獨立時,空間中的每個向量都能唯一表示為基底向量的線性組合。座標系統、矩陣乘法、聯立方程式、訊號混合、電腦圖學與資料模型都會用到這個概念。
若要核對結果,先將第一個向量的各分量乘以第一個純量,再對第二個向量做相同處理,最後將對應乘積相加。整個計算過程中請維持分量順序一致。可輸入小數與負數,顯示結果只會為了易讀而進行四捨五入。若要組合超過兩個向量,可先計算前兩個,再將結果作為下一次計算的一個輸入,繼續加入下一個向量。此重複過程符合向量加法的結合律,會得到相同的最終向量。
範例
每列先做純量乘法,再做向量加法。
| 運算式 | 結果 | 解讀 |
|---|---|---|
| 2(1, 2, 3) - (4, 5, 6) | (-2, -1, 0) | 以第一個向量的兩倍減去第二個向量。 |
| 3(2, -1) + 0.5(4, 6) | (8, 0) | 分別計算兩組對應分量的和。 |
| -2(1, 0) + 4(0, 1) | (-2, 4) | 標準基底向量決定各個座標。 |
如何使用計算機
- 輸入第一個向量的乘數。
- 輸入第一個向量,分量以逗號分隔。
- 輸入第二個純量與維度相同的第二個向量。
- 選擇「計算組合」,將純量乘法後的對應分量相加。
常見問題
什麼是純量?
純量是與向量每個分量相乘的一般數值。它會改變向量的大小,也可能使方向反轉。
向量必須具有相同維度嗎?
是的,向量加法會將對應分量配對。分量數不同的向量沒有標準的逐分量和。
係數可以是負數或小數嗎?
可以,任何有限實數都可作為純量。負值會反轉方向,小數則依比例縮放向量。
係數為零會怎樣?
向量乘以零會得到零向量,因此該向量不會影響最終組合。
這和生成空間有什麼關係?
生成空間包含取遍所有係數時可得到的全部向量。本計算機的每個結果都是兩個輸入向量生成空間中的一員。