משפט הפירוק הציקלי

חלק ראשון, שבו הרבה הגדרות והסערה היא רק הבטחה באופק בפוסט הקודם הצגתי את התכל'ס של צורת ז'ורדן, והבטחתי שאראה בהמשך גם את התיאוריה שמאחוריה. בפרט, למרות שהראיתי את השיטה למציאת צורת ז'ורדן, לא באמת הוכחתי שהיא קיימת או יחידה. … להמשיך לקרוא

צורת ז'ורדן, התכל'ס

מבוא ובו סיפור חיים מרגש ומטריצות, הרבה מטריצות בזמנו כתבתי סדרת פוסטים על אלגברה לינארית, ששיאה היה אמור להיות פוסט על צורת ז'ורדן. בפועל הגעתי עד למשפט הפירוק הפרימרי (גם זה סוג של שיא) ושם נתקעתי, כי את צורת ז'ורדן … להמשיך לקרוא

אז מה זה מרחב הילברט?

אלו מכם שעקבו אחרי סדרת הפוסטים שלי על אלגברה לינארית ודאי שמו לב שבכמה מקומות ניסיתי להדגיש את החשיבות בכך שאנחנו מדברים על מרחבים וקטוריים (ה"כוכב" של האלגברה הלינארית) שהם ממימד סופי. חלק מהמשפטים שהוכחתי (למשל, אלו שנוגעים לערכים עצמיים) הסתמכו … להמשיך לקרוא

מטריצות צמודות, הרמיטיות, אוניטריות

אולי התוצאה המעניינת ביותר באלגברה לינארית בסיסית היא הקשר שיש בין טרנספורמציות לינאריות $latex T:V\to V$ המוגדרות על מרחב וקטורי ממימד סופי $latex V$ ובין מטריצות. כזכור, מרגע שבו אנחנו קובעים בסיס $latex B$ ל-$latex V$, אוטומטית נובעת מכך התאמה … להמשיך לקרוא

(קצת על) הגאומטריה של מרחבי מכפלה פנימית

בפוסט הקודם על אלגברה לינארית הצגנו את מושג המכפלה הפנימית וכמה מושגים נלווים, אבל לא דיברנו על מה שלדעתי הוא הדבר העיקרי פה – האופן שבו מכפלה פנימית משרה על מרחבים וקטורים גאומטריה, במובן זה שאם יש לנו מכפלה פנימית … להמשיך לקרוא

כיבוי אורות (או: תורת הגרפים והאלגברה הלינארית מחסלות עוד משחק תמים)

"כיבוי אורות", או Lights Out הוא משחק תמים שהולך כך: נתון לוח משבצות של $latex 5\times5$, כך שכל משבצת יכולה להיות מוארת או כבויה; נניח מכאן ואילך עד לסוף הפוסט (כמעט) שבתחילת המשחק כל המשבצות כבויות. כל לחיצה על משבצת … להמשיך לקרוא

איך אלגברה לינארית מתקשרת לשרשראות מרקוב (ואיך כל זה קשור לגוגל)

שרשראות מרקוב סדרת הפוסטים על אלגברה לינארית הגיעה במזל טוב לנקודה שבה אפשר לעצור ולעשות סיכומי ביניים לפני שצוללים בחומר הכבד הבא (מכפלות פנימיות), ולכן אני רוצה לנצל את ההזדמנות ולהציג נושא שהזכרתי בחטף קודם ולא דורש ידע באלגברה לינארית … להמשיך לקרוא

משפט הפירוק הפרימרי

בפעם האחרונה שבה דיברתי על אלגברה לינארית המושג הדומיננטי היה זה של תת-מרחב שמור. כזכור, $latex W\subseteq V$ הוא תת-מרחב שמור של טרנספורמציה לינארית $latex T:V\to V$ אם $latex T\left(W\right)\subseteq W$, והחשיבות של תתי-מרחבים כאלו נובעת מהעובדה שאפשר לצמצם את … להמשיך לקרוא

להטיל לכסון סימולטני בתת-מרחב שמור, בערך

תת-מרחבים שמורים כזכור, בסדרת הפוסטים על אלגברה לינארית הגענו להתעסק בשאלה הבאה: נתונה טרנספורמציה לינארית $latex T:V\to V$ ואנו רוצים למצוא בסיס שבו המטריצה שמייצגת את $latex T$ היא פשוטה. המקרה הטוב ביותר כבר טופל: ראינו כי $latex T$ מיוצגת … להמשיך לקרוא

פונקציונלים לינאריים והדואלי של הדואלי של הדואלי של הדואלי

בפוסטים האחרונים עסקתי בטרנספורמציות לינאריות בין מרחבים וקטוריים, והפעם אני רוצה לדבר על סוג מסויים של טרנספורמציות שראוי לדיון בפני עצמו – פונקציונלים לינאריים. כרגיל, נסמן ב-$latex V$ מרחב וקטורי מעל שדה $latex \mathbb{F}$; פונקציונל לינארי על $latex V$ הוא … להמשיך לקרוא

דמיון מטריצות

בפוסט הקודם דיברתי על ייצוג טרנספורמציות לינאריות באמצעות מטריצות. מה שאולי לא הובלט מספיק שם היה שאת אותה טרנספורמציה לינארית אפשר לייצג באמצעות המון מטריצות, וכל מטריצה מייצגת המון טרנספורמציות לינאריות; מה שקובע חד משמעית את הקשר בין טרנספורמציות ומטריצות … להמשיך לקרוא

קואורדינטות, טרנספורמציות, מטריצות וחיות אחרות

בשעה טובה הגענו אל מה שאני מחשיב בתור אחת התוצאות היפות ביותר במתמטיקה בסיסית. לצערי קל לפספס את היופי כאן (אני כבר מתאר לעצמי קוראים נזעמים שבסוף הפוסט ירטנו שזה בכלל לא יפה או מעניין) ואני מקווה שאצליח להיות משכנע. … להמשיך לקרוא

טרנספורמציות לינאריות

עד עכשיו בפוסטים על אלגברה לינארית דיברתי על מרחבים וקטוריים, כלומר על אובייקט מתמטי שמקיים תכונות מסויימות. השלב הבא במתמטיקה הוא לרוב לבדוק אילו מניפולציות אפשר להפעיל על האובייקט הזה שעדיין מותירות את הסדר הפנימי בו על כנו במובן מסויים. … להמשיך לקרוא

מוסיפים בסיס לדיון על אלגברה לינארית

בפוסט הקודם הצגתי את המושגים של מרחב וקטורי ותת-מרחב וקטורי, וכעת אני רוצה לגשת ישר ולעניין. בפוסט על משוואות הומוגניות ראינו שיש קבוצה קטנה מאוד של פתרונות שכל פתרון אחר ניתן לתיאור כצירוף לינארי שלהם; בפוסט הזה אני רוצה להרחיב … להמשיך לקרוא

אז מה זה מרחב וקטורי?

בשעה טובה ומוצלחת הגענו לפוסט שיתאר במדויק את האובייקט המרכזי של האלגברה הלינארית – מרחב וקטורי. אפשר פשוט לתת את ההגדרה שהיא בעיקר רשימת מכולת של כל מני תכונות אלגבריות, אבל אני מעדיף להתחיל מלהיזכר מה ראינו עד כה. בפוסט … להמשיך לקרוא

משוואות לינאריות – הקרב האחרון

בפוסטים הקודמים שלי על אלגברה לינארית הסברתי קצת איך אפשר לפתור משוואות לינאריות על ידי הבאה שלהן לצורה פשוטה ככל האפשר, ואז הסברתי שבעזרת מטריצות אפשר לחשוב על ה"צורה הפשוטה ככל האפשר" הזו בתור סוג מיוחד של מטריצה, אבל זה … להמשיך לקרוא

כפל מטריצות – מה, לעזאזל?

בפוסט הקודם הצגתי מטריצות בתור כלי שעוזר לי לפתור מערכת משוואות – במקום לכתוב כל פעם את כל מערכת המשוואות, אני כותב מטריצה ו"מדרג" אותה והתהליך חוסך לי כתיבה מיותרת וקצת יותר קל לקריאה. זו מן הסתם לא הסיבה למה … להמשיך לקרוא

מטריצות, דירוג מטריצות ומשוואות לינאריות

משוואות לינאריות הן התירוץ המושלם להתחיל לדבר על האובייקט שבאמת מעניין אותנו – כנראה האובייקט המרכזי באלגברה לינארית ובמתמטיקה בכלל: מטריצות. מטריצה היא רשימה דו-ממדית של איברים (בהקשר שלנו, מספרים) אבל היא יותר מזה: היא אובייקט אלגברי שאפשר לבצע עליו … להמשיך לקרוא

אז איך פותרים משוואות לינאריות?

לטעמי נקודת הפתיחה הטובה ביותר לדיון על אלגברה לינארית היא לתאר מערכות של משוואות לינאריות ואיך פותרים אותן. ראשית, כי זו בעיה קונקרטית ובסיסית במתמטיקה; שנית, כי יש לה פתרון מושלם; שלישית, כי מבחינה טכנית הרבה מאוד מהבעיות שצצות בהקשר … להמשיך לקרוא

אז מה זו אלגברה לינארית?

סטודנטים להנדסה בסמסטר הראשון שלהם מתמודדים עם שני קורסים מתמטיים כבדים. האחד הוא חדו"א (חשבון דיפרנציאלי ואינטגרלי) הידוע לשמצה, והשני הוא אלגברה לינארית (הידועה לשמצה?). על החשיבות של חדו"א כבר דיברתי כאן ואני מקווה להמשיך לדבר בעתיד – אבל מדוע … להמשיך לקרוא