为什么要学线性代数

我相信很多人都有着跟我相同的疑问。

从高中,我们便接触到浅薄的矩阵运算,大学之后,线性代数"哗"的一声出现在我们眼前,学长姐告诉我们要好好学,学校逼迫我们学,老师说学好这个对你的未来很有帮助,研究所的考试当中也成为了一个不可或缺的科目,也许在外来的求职面试中,HR劈头就对你问一句:「你线性代数学得好吗?」

我相信,若是存在,则必有其道理,究竟线性代数为何如此重要,在经过那么多年的浑浑噩噩之中,我终于想起来我必须为我的所学负点责任,知其然必须知其所以然,尽管学识浅薄,今日斗胆谈谈21世纪最性感的学科之一 线性代数

再谈线性代数之前,我们必须先聊聊 "关系"(relation)。


其实在我们的日常生活之中,到处都存在着 "关系",遥想当年,那清新可人的马尾背影,亘古留存我心,这叫 "初恋关系";上课时聊天打屁,放学时网吧齐心,这叫 "朋友关系",生活充斥着各式各样的关系,数学家们为了要描述这样的一个 "关系",他们使用了所谓的函数(function)。

对于函数而言,我们将它分为2种,一种叫做非线性,一种为线性,举个例来说,有一种 "关系"叫做"买鱼关系",我今天买一条鱼,明天买2条鱼,后天买3条鱼,这就是线性的(f(x)=x, x为日期),但如果是我今天买一条鱼,明天买10条,后天买100条,这就是非线性(f(x)=x*x),也就是无法用 "直线"去表示这种关系。

线性代数,其实就是去讨论这些线性的函数。

线性代数最早的起源其实是用来解方程式用的,没错,就是解那种我们小学或是国中的那种简单方程式,我们之前所学的方程式相加减消去变量也是如此,那些过程如果用线性代数来表示会显得特别的朴实美丽。

这时有人就会问了,那你线性代数只讨论线性的函数,但世界上到处都是充斥的非线性的事情啊,你这鳖三又怎么能成为大家赞不绝口学科呢?

这时线性代数就会跟你说:「单我一个确实不行,但我有着铁打的兄弟」他抬起手,搭在他左边那人身上,你抬起头,发现这鳖三的兄弟着实高大,厚重的鱼尾纹显示了他的年龄,奇怪的是,这人身着一大披风,其上高挂着一大大的C。

「莫非他是......」没来由的你想起了大学时4修的惨淡时光。

那人突然向你伸出手说道:「你好,我是Calculus!」

兄弟齐心,其力断金。

没错,对于那些非线性的函数,我们可以藉由微积分、偏微分将他转成线性,而且最重要的一点,不论是微分或是积分本身,都是一个线性的过程,都可以用线性代数去处理他们,所以对于线性代数来说,世界之大,任他遨游。

对于现代的社会来说,将问题模型化、可计算化,是一不可或缺的技能。而运用线性代数,设法去对所有的事情进行解释、建构,表示于计算机之中,再去思考解决问题的算法,我想应该是这大CS时代重要的技能之一吧。

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