矩阵 · 中五

为什么矩阵乘法是行乘列?

乘积的每个元素来自把左矩阵的一行与右矩阵的一列配对,将对应的数字相乘再相加,这正是两个矩阵必须对齐的原因。

一次算一个元素

要求出答案中的一个数字,你同时沿第一个矩阵的一行、顺第二个矩阵的一列走,把相遇的数字相乘,再把结果相加。这个总和落在该行与该列相交的位置。

所以一个 2 × 2 的答案其实是四个各自独立的行乘列之和。

中间的数字必须相等

要让配对成立,一行和一列必须含有相同数量的数字,所以第一个矩阵的列数必须等于第二个矩阵的行数。把阶数并排写下,比如 2 × 3 和 3 × 2:内侧一对(3 和 3)必须相等,乘法才被允许;外侧一对(2 和 2)给出答案的阶数。

若内侧数字不同,乘积根本不存在。

顺序有影响:AB 不等于 BA

最大的误解是把矩阵当作普通数字,以为 3 × 4 等于 4 × 3。对矩阵来说,交换顺序通常会改变答案,有时一种顺序被允许,另一种却不行。

它也不同于加法:你绝不能只是把对应位置的元素相乘。每当你把两组数量结合起来,比如物品与其价格,就要认出这种行乘列的模式。

资料来源:DSKP KSSM Mathematics Form 4 and 5 (Versi English)

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常见问题

矩阵相乘时,每一个元素到底是怎么算出来的?

取第一个矩阵中对应的那一行,和第二个矩阵中对应的那一列。把两边位置相同的数字两两相乘,再把所有乘积加起来,就得到答案矩阵中那个位置的数值。

每个元素都来自一整行配一整列,而不是像加法那样逐个位置对应相乘。

为什么阶数不匹配的两个矩阵不能相乘?

矩阵相乘是把第一个矩阵的每一行,按位置和第二个矩阵的每一列配对相乘再相加。如果第一个矩阵的列数和第二个矩阵的行数不相等,多出来的元素就找不到对应的配对,所以这样的乘法是没有定义的。

矩阵相乘时学生常犯什么错误?

有些学生会像加法一样逐个位置直接相乘,而不是用一整行配一整列再相加求和。另一个常见错误是以为 AB 一定等于 BA,矩阵乘法通常不满足交换律,所以一定要按照题目要求的顺序相乘。

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