矩阵论有什么用

如题所述

矩阵论的一个重要用途是解线性方程组

在其他领域还有诸多应用:

1、物理应用

线性变换及对称线性变换及其所对应的对称,在现代物理学中有着重要的角色。

描述最轻的三种夸克时,需要用到一种内含特殊酉群SU(3)的群论表示;物理学家在计算时会用一种更简便的矩阵表示,叫盖尔曼矩阵,这种矩阵也被用作SU(3)规范群,而强核力的现代描述──量子色动力学的基础正是SU(3)。

2、量子态的线性组合

1925年海森堡提出第一个量子力学模型时,使用了无限维矩阵来表示理论中作用在量子态上的算子。

3、简正模式

矩阵在物理学中的另一类泛应用是描述线性耦合调和系统。这类系统的运动方程可以用矩阵的形式来表示,即用一个质量矩阵乘以一个广义速度来给出运动项,用力矩阵乘以位移向量来刻画相互作用。

4、几何光学

在几何光学里,可以找到很多需要用到矩阵的地方。几何光学是一种忽略了光波波动性的近似理论,这理论的模型将光线视为几何射线。

扩展资料

一般矩阵论会包括如下内容:

1、线性空间的相关内容,包括线性空间的定义及其性质,线性子空间;

2、内积空间的相关内容,包括欧氏空间 ;

3、 线性变换的相关内容,包括最小多项式理论 ;

4、 范数理论及其应用的相关内容,包括向量范数,矩阵范数以及范数的应用 ;

5、矩阵分析及其应用的相关内容,包括向量和矩阵极限、微分和积分 、方阵级数理论、方阵级数理论的应用等;

6、矩阵分解的相关内容,包括最大秩分解和矩阵分解的应用 ;

7、广义逆矩阵及其应用的相关内容,包括基本定义和相关应用;

8、特征值的估计及广义特征值的相关内容,包括特征值的估计及广义特征值和应用。

参考资料来源:百度百科-矩阵论

温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  推荐于2017-10-13
【概述】矩阵论是指构成动态平衡的循环体系。
例子:可以把能量循环体系视为矩阵。聚能/平衡效应。人体可以视为矩阵,地球可以比喻视为矩阵,宇宙也比喻的视为矩阵
在数学中,矩阵(Matrix)是指纵横排列的二维数据表格,最早来自于方程组的系数及常数所构成的方阵。这一概念由19世纪英国数学家凯利首先提出。
矩阵是高等代数学中的常见工具,也常见于统计分析等应用数学学科中。在物理学中,矩阵于电路学、力学、光学和量子物理中都有应用;计算机科学中,三维动画制作也需要用到矩阵。 矩阵的运算是数值分析领域的重要问题。将矩阵分解为简单矩阵的组合可以在理论和实际应用上简化矩阵的运算。对一些应用广泛而形式特殊的矩阵,例如稀疏矩阵和准对角矩阵,有特定的快速运算算法。关于矩阵相关理论的发展和应用,请参考矩阵理论。在天体物理、量子力学等领域,也会出现无穷维的矩阵,是矩阵的一种推广。
【用途】
矩阵论的一个重要用途是解线性方程组。线性方程组中未知量的系数可以排成一个矩阵,加上常数项,则称为增广矩阵。另一个重要用途是表示线性变换,即是诸如f(x) 4x之类的线性函数的推广[2] 。设定基底后,某个向量v可以表示为m×1的矩阵,而线性变换f可以表示为行数为m的矩阵A,使得经过变换后得到的向量f(v)可以表示成Av的形式。矩阵的特征值和特征向量可以揭示线性变换的深层特性。
【物理应用】
1、线性变换及对称
线性变换及其所对应的对称,在现代物理学中有着重要的角色。例如,在量子场论中,基本粒子是由狭义相对论的洛伦兹群所表示,具体来说,即它们在旋量群下的表现。内含泡利矩阵及更通用的狄拉克矩阵的具体表示,在费米子的物理描述中,是一项不可或缺的构成部分,而费米子的表现可以用旋量来表述。描述最轻的三种夸克时,需要用到一种内含特殊酉群SU(3)的群论表示;物理学家在计算时会用一种更简便的矩阵表示,叫盖尔曼矩阵,这种矩阵也被用作SU(3)规范群,而强核力的现代描述──量子色动力学的基础正是SU(3)。还有卡比博-小林-益川矩阵(CKM矩阵):在弱相互作用中重要的基本夸克态,与指定粒子间不同质量的夸克态不一样,但两者却是成线性关系,而CKM矩阵所表达的就是这一点。
2、量子态的线性组合
1925年海森堡提出第一个量子力学模型时,使用了无限维矩阵来表示理论中作用在量子态上的算子。这种做法在矩阵力学中也能见到。例如密度矩阵就是用来刻画量子系统中“纯”量子态的线性组合表示的“混合”量子态。
另一种矩阵是用来描述构成实验粒子物理基石的散射实验的重要工具。当粒子在加速器中发生碰撞,原本没有相互作用的粒子在高速运动中进入其它粒子的作用区,动量改变,形成一系列新的粒子。这种碰撞可以解释为结果粒子状态和入射粒子状态线性组合的标量积。其中的线性组合可以表达为一个矩阵,称为S矩阵,其中记录了所有可能的粒子间相互作用。
3、简正模式
矩阵在物理学中的另一类泛应用是描述线性耦合调和系统。这类系统的运动方程可以用矩阵的形式来表示,即用一个质量矩阵乘以一个广义速度来给出运动项,用力矩阵乘以位移向量来刻画相互作用。求系统的解的最优方法是将矩阵的特征向量求出(通过对角化等方式),称为系统的简正模式。这种求解方式在研究分子内部动力学模式时十分重要:系统内部由化学键结合的原子的振动可以表示成简正振动模式的叠加。描述力学振动或电路振荡时,也需要使用简正模式求解。
4、几何光学
在几何光学里,可以找到很多需要用到矩阵的地方。几何光学是一种忽略了光波波动性的近似理论,这理论的模型将光线视为几何射线。采用近轴近似(英语:paraxial approximation),假若光线与光轴之间的夹角很小,则透镜或反射元件对于光线的作用,可以表达为2×2矩阵与向量的乘积。这向量的两个分量是光线的几何性质(光线的斜率、光线跟光轴之间在主平面(英语:principal plane)的垂直距离)。这矩阵称为光线传输矩阵(英语:ray transfer matrix),内中元素编码了光学元件的性质。对于折射,这矩阵又细分为两种:“折射矩阵”与“平移矩阵”。折射矩阵描述光线遇到透镜的折射行为。平移矩阵描述光线从一个主平面传播到另一个主平面的平移行为。
由一系列透镜或反射元件组成的光学系统,可以很简单地以对应的矩阵组合来描述其光线传播路径。
5、电子学
在电子学里,传统的网目分析(英语:mesh analysis)或节点分析会获得一个线性方程组,这可以以矩阵来表示与计算。
第2个回答  2010-11-01
其实矩阵论只是数学中的一个分支。就像我们思考数学有什么用那样来思考矩阵里有什么用。很显然,数学是抽象的逻辑关系,它有时候让你看不到具体的物理模型或者生活中的原型,但是它仍然是真理。为什么呢?因为它独立于抽象的逻辑之上自我发展并完善。人们往往是先推出数学的逻辑,然后才知道如何去应用到工业生产或者科学创造。同样的道理,矩阵里也是这样。我们对数值的运用,如果定义了维度,那矩阵里就是从多重维度的角度来解决了数值的运算。比如我们进行奇异值的分解,求逆或者线性变换等等,这些都是数值的运算。那么这样的运算能用来做什么呢?除了理论上的作用,主要是为了更好的存储数据和计算。计算机存储数据存的就是一个矩阵,如果一个矩阵能奇异值分析,那么存的数据就很少,而且计算也很方便。诸如此类的例子还有很多,我不能一一到来。有空你再了解下。你只所以困惑,估计是没有看到矩阵论的应用,建议你看看工程数学,这样就可以豁然开朗了。本回答被提问者采纳
第3个回答  2010-11-15
谢谢楼上的回答,受益匪浅
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