A∈Fm×n,B∈Fn×p,C=AB∈Fm×p.
元素视角:行乘列(内积视角)
cij=ai,:⋅b:,j=k=1∑naikbkj
即 C 的第 i 行第 j 列元素等于 A 的第 i 行与 B 的第 j 列的内积。
列视角----C的列是A的列的线性组合
B=[b1b2⋯bp],
C=[Ab1Ab2⋯Abp].
c:,j=Abj.
进一步将 A 按列分块为 A=[a1⋯an],则:
Abj=b1ja1+b2ja2+⋯+bnjan.
矩阵乘积的每一列都是左因子矩阵各列的线性组合
组合系数来自右因子矩阵的对应列。
推论
- 值域包含关系:
R(AB)⊆R(A)
- 秩不等式: $$
\operatorname{rank}(\mathbf{A} \mathbf{B}) \leq \operatorname{rank}(\mathbf{A})
行视角----C的行是B的行的线性组合
将 A 按行分块,记其第 i 行为 ai,:,则:
ci,:=ai,:B.
进一步将 B 按行分块为 B=b1,:⋮bn,:,则:
ai,:B=ai1b1,:+ai2b2,:+⋯+ainbn,:.
矩阵乘积的每一行都是右因子矩阵各行的线性组合
组合系数来自左因子矩阵的对应行。
推论
- 行空间包含关系:
Row(AB)⊆Row(B)
- 秩不等式:
rank(AB)≤rank(B)
外积视角----秩 1 矩阵之和
将 A 按列分块,B 按行分块:
A=[a1a2⋯an],B=b1,:b2,:⋮bn,:.
则:
AB=a1b1,:+a2b2,:+⋯+anbn,:
每一项 akbk,: 是一个列向量与行向量的乘积,通常为秩 1 矩阵。
因此:
矩阵乘积是若干个秩 1 外积矩阵的叠加
总结
| 视角 | 理解方式 |
|---|
| 元素视角 | A 的行与 B 的列做内积 |
| 列视角 | C 的列是 A 的列的线性组合 |
| 行视角 | C 的行是 B 的行的线性组合 |
| 外积视角 | C 是列 × 行的秩 1 矩阵之和 |