純量乘法(英語:scalar multiplication)是線性代數向量空間的一種基本運算[1][2][3](更廣義的,是抽象代數的一個[4][5])。在直覺上,將一個實數向量和一個正的實數進行純量乘法,也就是將其長度乘以此純量,方向不變。純量一詞也從此用法而來:可將向量縮放的量。純量乘法是將標量和向量相乘,結果得到一向量,和內積將兩向量相乘,得到一純量不同。

「純量乘法」的各地常用名稱
中國大陸標量乘法、數乘
臺灣純量乘法、係數積
用純量乘法得到一向量的三倍
向量a的純量乘法,−a和2a

定義 編輯

K,而VK上的向量空間,純量乘法為從K× VV函數。將K中的cV中的v計算純量乘法,結果記為cv

性質 編輯

純量乘法符合以下的規則:(粗體表示向量)

  • 純量的加成性:(c + d)v = cv + dv
  • 向量的加成性:c(v + w) = cv + cw
  • 純量相乘和純量乘法的結合律:(cd)v = c(dv);
  • 乘以1不會改變向量:1v = v
  • 乘以0會得到零向量英語zero vector:0v = 0
  • 乘以-1會得到加法反元素:(−1)v = −v.

其中+表示體或是向量空間的加法,0是體或是向量空間的加法單位元素

詮釋 編輯

純量乘法可以視為是向量空間的外部二元運算或體的群作用。純量乘法的幾何詮釋是向量的拉長,方向可能會對調。

純量乘法中,V也可以是K,則純量乘法就變成體中的乘法。

VKn,純量乘法等於向量中的每一個元素都和標量相乘,需另外定義。

K交換環VK上的,同樣的定義仍可以適用。 K甚至可以是一個半環,但沒有加法反元素。若K不符合交換律,可以定義左純量乘法cv和右標量乘法vc

相關 編輯

參考資料 編輯

  1. ^ Lay, David C. Linear Algebra and Its Applications 3rd. Addison–Wesley. 2006. ISBN 0-321-28713-4. 
  2. ^ Strang, Gilbert. Linear Algebra and Its Applications 4th. Brooks Cole. 2006. ISBN 0-03-010567-6. 
  3. ^ Axler, Sheldon. Linear Algebra Done Right 2nd. Springer. 2002. ISBN 0-387-98258-2. 
  4. ^ Dummit, David S.; Foote, Richard M. Abstract Algebra 3rd. John Wiley & Sons. 2004. ISBN 0-471-43334-9. 
  5. ^ Lang, Serge. Algebra. Graduate Texts in Mathematics. Springer. 2002. ISBN 0-387-95385-X.