我相信很多人都有著跟我相同的疑問。
從高中,我們便接觸到淺薄的矩陣運算,大學之后,線性代數"嘩"的一聲出現在我們眼前,學長姐告訴我們要好好學,學校逼迫我們學,老師說學好這個對你的未來很有幫助,研究所的考試當中也成為了一個不可或缺的科目,也許在外來的求職面試中,HR劈頭就對你問一句:「你線性代數學得好嗎?」
我相信,若是存在,則必有其道理,究竟線性代數為何如此重要,在經過那么多年的渾渾噩噩之中,我終于想起來我必須為我的所學負點責任,知其然必須知其所以然,盡管學識淺薄,今日斗膽談談21世紀最性感的學科之一 線性代數。
再談線性代數之前,我們必須先聊聊 "關系"(relation)。
其實在我們的日常生活之中,到處都存在著 "關系",遙想當年,那清新可人的馬尾背影,亙古留存我心,這叫 "初戀關系";上課時聊天打屁,放學時網吧齊心,這叫 "朋友關系",生活充斥著各式各樣的關系,數學家們為了要描述這樣的一個 "關系",他們使用了所謂的函數(function)。
對于函數而言,我們將它分為2種,一種叫做非線性,一種為線性,舉個例來說,有一種 "關系"叫做"買魚關系",我今天買一條魚,明天買2條魚,后天買3條魚,這就是線性的(f(x)=x, x為日期),但如果是我今天買一條魚,明天買10條,后天買100條,這就是非線性(f(x)=x*x),也就是無法用 "直線"去表示這種關系。
線性代數,其實就是去討論這些線性的函數。
線性代數最早的起源其實是用來解方程式用的,沒錯,就是解那種我們小學或是國中的那種簡單方程式,我們之前所學的方程式相加減消去變量也是如此,那些過程如果用線性代數來表示會顯得特別的樸實美麗。
這時有人就會問了,那你線性代數只討論線性的函數,但世界上到處都是充斥的非線性的事情啊,你這鱉三又怎么能成為大家贊不絕口學科呢?
這時線性代數就會跟你說:「單我一個確實不行,但我有著鐵打的兄弟」他抬起手,搭在他左邊那人身上,你抬起頭,發現這鱉三的兄弟著實高大,厚重的魚尾紋顯示了他的年齡,奇怪的是,這人身著一大披風,其上高掛著一大大的C。
「莫非他是......」沒來由的你想起了大學時4修的慘淡時光。
那人突然向你伸出手說道:「你好,我是Calculus!」
兄弟齊心,其力斷金。
沒錯,對于那些非線性的函數,我們可以藉由微積分、偏微分將他轉成線性,而且最重要的一點,不論是微分或是積分本身,都是一個線性的過程,都可以用線性代數去處理他們,所以對于線性代數來說,世界之大,任他遨游。
對于現代的社會來說,將問題模型化、可計算化,是一不可或缺的技能。而運用線性代數,設法去對所有的事情進行解釋、建構,表示于計算機之中,再去思考解決問題的算法,我想應該是這大CS時代重要的技能之一吧。