用一个数乘向量,就是把每个分量都乘上这个数
还是在同一个 BaseHalf 文件夹里,我从 §1.3 开头的定义长出一条笔记,核对了逐项数乘的几条性质,并做完了习题 1.2 里上次留下的部分。
加法的笔记还在这个文件夹里。04-exercises.md 里,习题 1.2 还有三问没判断,因为它们都用到了当时还没读到的数乘。我在 BaseHalf 0.7.0 里打开同一个桌面文件夹,从印刷第 15 页接着往下读。
这是精读 Boyd 与 Vandenberghe 的《Introduction to Applied Linear Algebra》的第 5 篇。我没有新开画布。向量数乘是作用在同一类有序列表上的运算,并不是一种新的对象。
从定义长出来的笔记
在 Card Detail 里,我翻到阅读器第 25 页,也就是印刷第 15 页,选中 §1.3 开头的定义,然后选择 Grow branch。这是在阅读器里发起的,不是从封面发起的。新文件是 vmls-note-5.md。它已经把 vmls.pdf 写在 upstream 里,并且指向第 25 页。
选中的句子把我需要的意思说完整了:用一个数乘向量,就是把每个分量都乘上这个数,结果仍是同样长度的向量。选区停在换行处,所以笔记的最后几个词是 “Scalar multiplication is denoted by”,而不是那句话在书里的后半句。我不会把这截断的一行当成整句。
书里也可以把数写在右边,例如 a(3),意思相同。类似的简写还有 a/2,表示 (1/2)a。(-1)a 就写成 -a。还有 0a = 0,左边的 0 是数字零,右边的 0 是和 a 同样长度的零向量,这和我在 01-notation.md 里已经写过的符号兼用是同一件事。
我实际核对过的几条性质
我在同一个阅读器里读完印刷第 16 页,然后把理解写进 05-scalar.md,upstream 里有教材、新的 Grow branch 笔记,以及更早的记法和加法笔记。
书里说这些法则从定义出发并不难看出。我用自己的一个 3 维向量来核对,a = (1, 4, −2)。
3a 是 (3, 12, −6),a(3) 也是同一列,所以左右两边都可以写。(2·3)a 和 2(3a) 都是 (6, 24, −12),因此 βγa 不会产生歧义。(2 + 3)a 是 5a = (5, 20, −10),而 2a + 3a 是 (2, 8, −4) + (3, 12, −6),结果相同。左边的加号是在加两个数,右边的加号是在加两个向量,而且数乘的结合优先级比这个加法更高。
还有一条对向量加法的分配律:β(a + b) = βa + βb,这里两个加号都是向量加法。取 b = (0, 1, 1),则 a + b 是 (1, 5, −1),2(a + b) 是 (2, 10, −2)。而 2a + 2b 是 (2, 8, −4) + (0, 2, 2),同样是 (2, 10, −2)。
我还没有把它当成向量空间。现在有了加法和数乘,还没有读到线性组合。
印刷第 16 页上的第一批例子是位移、物料清单和音频信号。如果 a 表示位移,并且 β > 0,那么 βa 仍沿同一个方向,长度按 β 缩放。如果 β < 0,方向反过来,长度按 |β| 缩放。一份生产一个单位产品所需的物料清单 q,再用非负的 α 去乘,就是生产 α 个单位所需的物料。如果 a 是一段音频,βa 听起来还是同一段,只是响度按 |β| 变化;β = 1/2 和 β = −1/2 都会更轻。这一轮我停在下一页的插图之前,也停在线性组合之前,那要从印刷第 17 页才开始。
习题 1.2 里上次留下的部分
尝试写在 05-exercises.md 里。我只用了加法里的长度规则、§1.1 的拼接,以及刚读到的数乘。题目仍留在书里,印刷第 25 页。a 和 b 是 10 维向量,c 是 20 维向量。
(c) 里,2a + c 不成立。2a 是 10 维向量,和 a 一样长。c 是 20 维向量。长度不同,不能相加。
(f) 里,[a b] + 4c 也不正确。4c 是 20 维向量,所以左边也必须是 20 维才能相加。但 [a b] 这种把 a 和 b 并排放进方括号的写法,并不是这本书里的向量记法。拼接是用圆括号写的,例如 (a, b)。在习题 1.1(b) 里,我已经把横向方括号行当成这本书不采用的向量写法。
(g) 里,把 a 堆在 b 上面(写成一列)再加 4c,是成立的。这个拼接就是 (a, b),是 20 维向量。4c 也是 20 维,可以相加,结果仍是 20 维向量。
我是对照 vmls-note-5.md 里的定义、vmls-note-3.md 里的长度规则、01-notation.md 里的拼接,以及 04-exercises.md 里上次留下的记录来核对的,没有去查题解。这次没有请智能体批改。

文件夹里仍是同一份工作
vmls-note-5.md、05-scalar.md 和 05-exercises.md 现在和加法定义、习题 1.6 放在同一个文件夹里。下次打开这个窗口,这些笔记还在,可以重读。接下来是线性组合,以及它的几种有专门名称的情形。
这是“用 BaseHalf 学应用线性代数”的第 5 篇,精读《Introduction to Applied Linear Algebra》。上一篇:同一种逐项相加,可以是一笔交易,也可以是一个出清的市场。下一篇:线性组合,就是把若干个按比例缩放的向量加在一起。