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张量的特征值(多角度理解张量)

张量的特征值(多角度理解张量)反过来,对于任意一对数字(a b), 可分别在X和Y轴上定位出 Pᵪ 和 Pᵧ 点,然后分别过它们作X和Y轴的垂线,两条垂线的相交于唯一一点P;这样对于平面上任意一点 P,过该点可分别作垂直于X和Y轴 的直线,它们分别与 X和Y轴 交与 Pᵪ 和 Pᵧ 点,分别设O到它们的距离,为 a=|OPᵪ| 和 b=|OPᵧ|,于是就得到了一对数字,称为P点的坐标,记为 (a b);算术 与 几何,这两个数学的源头,因为争夺 数学 基础 而 交恶。之后的很长很长时间里,尽管 几何 从 地面发展到了天空,算术 从 已知发展到了未知,并且还改称代数,但 它们都是各自独立发展的。几何与代数,大有老死不相往来之势,直到有一个爱赖床的 法国“懒小子”,将 蜘蛛织网的技术,引入数学,情况才得以改变。法国“懒小子”是这么干的:如图,在几何平面上,随便画两条相交于O点直线 X 和 Y,组成一个坐标系,称X和Y为

话题:#科学# #数学# #线性代数#

小石头/编


(写在开头的废话)

从某种角度看,古人是不懂数学的。古希腊人只会子在沙滩上乱画,他们称这为“测量地球”,简称几何,中国秦朝人只会在地上摆放木棒,他们称这为“计算之术”,简称算术

算术 与 几何,这两个数学的源头,因为争夺 数学 基础 而 交恶。之后的很长很长时间里,尽管 几何 从 地面发展到了天空,算术 从 已知发展到了未知,并且还改称代数,但 它们都是各自独立发展的。几何与代数,大有老死不相往来之势,直到有一个爱赖床的 法国“懒小子”,将 蜘蛛织网的技术,引入数学,情况才得以改变。

法国“懒小子”是这么干的:

张量的特征值(多角度理解张量)(1)

如图,在几何平面上,随便画两条相交于O点直线 X 和 Y,组成一个坐标系,称X和Y为 坐标轴,称 O为 原点

这样对于平面上任意一点 P,过该点可分别作垂直于X和Y轴 的直线,它们分别与 X和Y轴 交与 Pᵪ 和 Pᵧ 点,分别设O到它们的距离,为 a=|OPᵪ| 和 b=|OPᵧ|,于是就得到了一对数字,称为P点的坐标,记为 (a b);

反过来,对于任意一对数字(a b), 可分别在X和Y轴上定位出 Pᵪ 和 Pᵧ 点,然后分别过它们作X和Y轴的垂线,两条垂线的相交于唯一一点P;

综上说明:点 和 坐标 一一对应。点 属于 几何,坐标就是数字对,数字当然属于 代数,于是 “懒小子” 就成功的将 几何 和 代数 联系在一起,创出了 新的 数学分支—— 分析

任何一个几何体 V 都是由点组成的集合{P ...},而每个点P都对应唯一坐标(a b),于是几何体就唯一对应坐标组成的集合 M={(a b) ...}。每个坐标 (a b) 实际上表达了 数字 a 与 b 有关系,于是坐标集合 M,本质就是数字之间的关系,而代数方程 y=f(x) 同样表示了 数字之间的关系,这说明 M 与 y=f(x) 本质相同,于是就有可能找到 与 M 表达同一数字关系 的 y=f(x)。至此,我们有,

几何体 V = 坐标集合 M = 代数方程 y=f(x)

这样就建立了 几何体 和 代数方程 之间的联系,我们就可以用 代数的方式 来研究几何问题了。

另外一个爱在书上“乱写乱画”的法国律师,也有和“懒小子”类似的想法,他是这么干的:

张量的特征值(多角度理解张量)(2)

如图,过P点做 Y轴的平行线,交X轴于 A 点,则 a=|OA|, b=|AP|,就是P点的坐标。

只不过,这位把精力都花在 “乱写乱画”上了,自己都忽视了自己的发现,直到被他儿子公开后,大家才是知道。

注:其实,“懒小子”的坐标取法,就是 正文中的 二阶协变张量,而 “乱写乱画”的 则是 二阶逆变张量。

(“懒小子” 就是 笛卡尔 而 “乱写乱画”是 费马,他们都是 坐标系统的 创始人!)

(正文)

张量的特征值(多角度理解张量)(3)

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