关于「齐次」,「非齐次」,「线性」,「非线性」,以及对齐次方程,线性方程,齐次坐标的理解

线性与非线性

线性与非线性更倾向于其几何意义。从字面上看“线性”就是“具有线的特性”,这里的“线”指的是直线。我们知道,在平面上,直线对应的都是一次方程,因此“线性”在代数意义上就是“一次”,也就是说“一次”就是“线性”,“线性”就是“一次”,也就是关于某几个“量”(标量,矢量,函数,矩阵,导数)的表达式中这些“量”的次数最高只能是一次,且没有这些“量”的乘法、除法、指数和对数运算。表达式中可以包含常数项,因为常数项的次数为0,不超过1。

“非线性”就是“量”的次数不等于1,或者“量”参与了其它运算的情形,比如指数函数就不是关于自变量的线性函数。

齐次与非齐次

齐次和非齐次更倾向于其代数意义。很容易从字面上理解处“齐次”的含义就是次数相等,例如


都是齐次多项整式。整式的次数定义是——次数最大的项的次数,项的次数(单项整式的次数)的定义是——所有变量的指数之和。
非齐次就是各项次数不一致的意思。

齐次方程

对于方程而言, “”是任意次的,因为0乘任何数(不包括无穷大)都为零,因此0乘任何单项整式也都为零。齐次方程的含义是——等式两边各项次数都相等的方程,如果将带有变量的项放到等式的一边,则另一边只有0。0是任意次项,因此只要等式另一边齐次,方程就是齐次的。(当然也可以这样理解,无论怎样移项,等式两边各项次数都是相等的,所以这样的方程就是齐次方程)

齐次线性

齐次线性——那就更简单了,每项都只能含有一个变量且其指数只能为1,不能含有常数项(否则出现0次项,就不齐次了)。

P. S.:微分方程中有两种齐次方程,实际上可以这样称呼以便区分,一类是变量齐次微分方程,一类是导数齐次微分方程。能将一阶微分方程化为 的方程就是变量齐次微分方程,至少书上所有这样的微分方程,如果看微分前面的表达式,计算里面的次数都可以发现它们的次数是相等的。而 就是导数齐次微分方程,很明显这个微分方程关于各阶导数和原函数的次数都为1,而右边是0,0是任意次的,也就可以被认定是一次项。

齐次坐标

任何一个n维坐标它表示的一个点,在n+1维空间中的那n+1维是丢失了一维,所以在n维中每一维次数都是1,而第n+1维可以认为次数为0 ,如(x,y,1),它前两维次数都是1,而第三维次数是0-因为任何数的0次方始终为1,这样就不是齐次的,而如果第n+1维的次数也为1,比如(x,y,z),该坐标就变为齐次坐标,而我们把这个坐标每一维都除以z就得到(x,y,1),又变成非齐次坐标,但它能反映一个二维坐标(x,y)这是一个二维齐次坐标。几何理解,齐次坐标是相对于低一维度的空间来说的,可以表示该坐标到该空间原点的连线上的所有点。

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