
列向量(column vector)是線性代數中的基礎概念,指由$n$個元素按垂直方向排列構成的矩陣形式,其維度為$n times 1$。在英文中稱為"column vector",發音為[ˈkɒləm ˈvɛktə]。以下是其核心要點:
結構特性
列向量以單列形式組織數據,數學表示為: $$ mathbf{v} = begin{bmatrix} v_1v_2vdotsv_n end{bmatrix} $$ 其中每個元素$v_i$可以是實數或複數,這種結構便于表示空間坐标、方程組變量等。
漢英術語對照
兩者均強調“垂直排列”特性,與行向量(row vector)形成維度互補。
運算規則
列向量參與矩陣乘法時需滿足維度匹配,例如$n times 1$列向量與$1 times m$行向量相乘,可生成$n times m$矩陣。内積運算則需轉置為行向量後再相乘。
應用場景
在機器學習中,列向量常用于表示數據特征(如劍橋大學出版社《深度學習》);量子力學中則用于描述量子态(如《量子計算與量子信息》教材)。物理學中的力、速度等矢量也多用列向量表達。
權威定義參考
美國數學學會(AMS)将其定義為“單列矩陣”,國際标準化組織ISO 80000-2标準中規定了向量的矩陣表示法。相關數學符號規範可參考Springer出版的《線性代數及其應用》。
列向量是線性代數中的基本概念,指由$m$個元素按垂直方向排列形成的矩陣,其維度為$m times 1$。例如,三維列向量可表示為: $$ mathbf{v} = begin{bmatrix} v_1v_2v_3 end{bmatrix} $$
結構特性
列向量是單列的矩陣,元素縱向排列。與之對應的行向量是單行的矩陣(維度為$1 times n$),兩者通過轉置(符號為$^top$)相互轉換。例如:
$$
mathbf{v} = begin{bmatrix} 25-1 end{bmatrix} quad Rightarrow quad mathbf{v}^top = begin{bmatrix} 2 & 5 & -1 end{bmatrix}
$$
數學表示與運算
應用場景
列向量強調縱向存儲,而行向量(如$mathbf{u} = [u_1, u_2, u_3]$)為橫向排列。兩者在計算内積時需轉置其中一個,例如: $$ mathbf{u} cdot mathbf{v} = mathbf{u}^top mathbf{v} = u_1v_1 + u_2v_2 + u_3v_3 $$
列向量是線性代數中表示數據、空間向量及參與矩陣運算的基礎形式,其縱向結構在矩陣乘法、方程求解等場景中具有天然維度適配性。
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