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向量的概念

Vector_AB_from_A_to_B.svg

範例:3 維向量

3D_Vector.svg

向量的數學表示法

(1)
\begin{align} \vec{x} = [ x_1, x_2, ..., x_k ] \end{align}
(2)
\begin{align} \vec{y} = [ y_1, y_2, ..., y_k ] \end{align}

向量的加法

(3)
\begin{align} \vec{x}+\vec{y} = [ x_1, ..., x_k ] + [ y_1, ..., y_k ] = [x_1+y_1, ..., x_k+y_k ] \end{align}

向量加法的意義

Vector_addition.svg

向量的長度

(4)
\begin{align} \| \vec{x} \|= \sqrt{x_1^2 + x_2^2 + \cdots + x_k^2} \end{align}

Python 的向量運算

以下的用法是串列串接,而非向量運算。

>>> a = [1, 2, 3]
>>> b = [2, 4, 6]
>>> a+b                         ; 錯誤,因為串列預設的 + 運算代表聯集
[1, 2, 3, 2, 4, 6]

真正的向量運算必須使用 numpy 這個函式庫。

>>> import numpy as np
>>> a = np.array([1, 2, 3])
>>> b = np.array([2, 4, 6])
>>> a+b
array([3, 6, 9])
>>> a*b
array([ 2,  8, 18])
>>> a-b
array([-1, -2, -3])
>>> a/b
array([ 0.5,  0.5,  0.5])
>>> np.dot(a,b)
28
>>> dot(a,b)
28
>>> inner(a,b)
28
>>> outer(a,b)
array([[ 2,  4,  6],
       [ 4,  8, 12],
       [ 6, 12, 18]])
>>>

參考文獻

  1. 维基百科:向量
  2. 同濟大學:《线性代数A》课程教案 http://web.tongji.edu.cn/~math/xxds/
  3. 用Python做科学计算 » 2 NumPy-快速处理数据

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