理解矩阵乘法

大多数人在高中，或者大学低年级，都上过一门课《线性代数》。这门课实际上是教矩阵。

刚学的时候，还蛮简单的，矩阵加法就是相同位置的数字加一下。

矩阵减法也相似。

矩阵乘以一个常数，就是全部位置都乘以这个数。

可是，等到矩阵乘以矩阵的时候，一切就不同了。

这个结果是怎么算出来的？

教科书告诉你，计算规则是，第一个矩阵第一行的每一个数字（2和1），各自乘以第二个矩阵第一列对应位置的数字（1和1），而后将乘积相加（ 2 x 1 + 1 x 1），获得结果矩阵左上角的那个值3。

也就是说，结果矩阵第m行与第n列交叉位置的那个值，等于第一个矩阵第m行与第二个矩阵第n列，对应位置的每一个值的乘积之和。

怎么会有这么奇怪的规则？

我一直没理解这个规则的含义，致使《线性代数》这门课就没学懂。研究生时发现，线性代数是向量计算的基础，不少重要的数学模型都要用到向量计算，因此我作不了复杂模型。这一直让我有点伤心。

前些日子，受到一篇文章的启发，我终于想通了，矩阵乘法究竟是什么东西。关键就是一句话，矩阵的本质就是线性方程式，二者是一一对应关系。若是从线性方程式的角度，理解矩阵乘法就毫无难度。

下面是一组线性方程式。

矩阵的最初目的，只是为线性方程组提供一个简写形式。

老实说，从上面这种写法，已经能看出矩阵乘法的规则了：系数矩阵第一行的2和1，各自与 x 和 y 的乘积之和，等于3。不过，这不算严格的证实，只是线性方程式转为矩阵的书写规则。

下面才是严格的证实。有三组未知数 x、y 和 t，其中 x 和 y 的关系以下。

x 和 t 的关系以下。

有了这两组方程式，就能够求 y 和 t 的关系。从矩阵来看，很显然，只要把第二个矩阵代入第一个矩阵便可。

从方程式来看，也能够把第二个方程组代入第一个方程组。

上面的方程组能够整理成下面的形式。

最后那个矩阵等式，与前面的矩阵等式一对照，就会获得下面的关系。

矩阵乘法的计算规则，从而获得证实。

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