到目前为止,我们一直将矩阵视为用于乘法等运算的数字排列。现在,我们将视角转变为把矩阵看作执行线性变换的算子。当矩阵乘以向量时,它可以对向量进行拉伸、收缩或旋转,将其映射到空间中的一个新位置。这引出了一个问题:对于一个给定的变换,是否存在方向不变的向量?答案存在于对特征值和特征向量的研究中。特征向量是指在变换中仅被缩放,而方向不发生变化的向量。对应的特征值是该缩放的标量因子。这种关系可以用以下方程简洁表示:$$Av = \lambda v$$其中,$A$ 是变换矩阵,$v$ 是特征向量,$\lambda$ (lambda) 是其对应的特征值。本章中,我们将介绍以下主题:如何将矩阵视为执行线性变换的函数。特征值和特征向量的形式化定义。这种向量与标量配对背后的几何意义。使用特征方程计算特征值的方法。如何使用 NumPy 计算给定矩阵的特征值和特征向量。