当前位置: 首页 > news >正文

齐次与非齐次的区别

啊丢,线性代数学了这么久,突然想到齐次和非齐次是啥区别。
齐次方程组的右边等于0,因此每个方程中的单项式可以看作次数相等,就叫齐次。
非齐次方程组右边不等于0,因此每个方程中有1次项也有0次项,次数不相等,就不齐,就叫非齐次。

现在想想这个齐次好像不是这个意思,虽然在线性方程组里面,可以这么理解,但是非线性方程组,也存在齐次和非齐次。齐次的英文是homogeneous,很多地方都出现过这个词。

齐次和非齐次应该是针对常数项来说的,线性方程组和非线性方程组中都有可能存在常数项,常数项全为0就是齐次,非零就是非齐次。

进一步查了一下AI
homogeneous这个词,表示同质的,均匀的这个意思,引入数学中其实隐含了等比例缩放的思想,先介绍,然后后面添加一点我的理解。
最早是莱布尼茨1684年把这个词用于表示这种形式的微分方程\(\frac{dy}{dx}=f(\frac{y}{x})\)。他注意到,如果将变量同时缩放,那么方程的形式不变,这就是齐次的核心思想,因为\(x,y\)同时乘以\(\lambda\),缩放为\(\lambda\)倍,右边也同时缩放\(\lambda\)倍,方程不变。莱布尼茨就用这个词表达这个现象,也表达这一类方程。

后来欧拉又用这个词定义了齐次函数,就是这种函数:如果存在一个正整数n,\(f(tx,ty)=t^nf(x,y)\),那\(f\)就是齐次函数。这里可以看出齐次的中文翻译是怎么来的了,如果这个函数的单项式的次数不相等,那么这个条件就不会成立,比如
\(f(x)=x^3+x^2+x\),那么这就不是一个齐次函数,因为\(f(\lambda x) \neq \lambda^nf(x)\)
\(f(x,y)=x^2+y+x\)也不是一个齐次函数。

只有当函数中单项式的次数相等时这个函数才成立,比如
\(f(x,y)=x^2+xy+y^2\)
齐次就是次数整齐,就是次数一样的意义在这里也就可以望文生义了。

再比如齐次坐标\([x,y,1]^T\)这里的两个变量可以等比例缩放\([tx,ty,t]=t[x,y,1]\),是不是和齐次函数的形式很像,所以也是等比例缩放不变的意思,因此也可以冠以齐次homogeneous,齐次坐标的英文就是homogeneous coordinate。

再比如齐次变换homogeneous Transformation,本质上是一个旋转加平移变换\(p'=Rp+t\),用普通的坐标,也就是非齐次坐标时,看不出和齐次有什么关系,但是用齐次坐标时,这个变换就变成了\(\bar p' = \begin{bmatrix} \mathbf{R} & \mathbf{t} \\ \mathbf{0}^\top & 1 \end{bmatrix} \bar p = A\bar p, \mathbf{R} \in \mathrm{SE}(3)\),写成齐次的形式就是\(F(p)=Ap\)\(A\)是齐次变换矩阵。一下就有了\(F(tp)=tF(p)\),因此齐次变换就是用齐次变换矩阵对齐次坐标的变换,本质上就是旋转+平移,只不过用齐次坐标表示了。

这里说一个homography,虽然前面有一个homo,但是homography是单应变换,不是齐次变换的意思,homography是针对2D平面间的对应,属于仿射变换,而齐次变换是欧氏变换,是仿射变换的一个子集。针对二维平面齐次坐标的homography就是一个任意的3×3的可逆矩阵,有9个变量满足可逆要求就行。

值得注意的是,在齐次函数\(f(tp)=tf(p)\)的概念下,homography确实是一个向量齐次函数,但由于齐次变换已经专指了上面一段的旋转+平移变换,因此,homography不是齐次变换,但它确实是一个齐次的变换函数,这是术语命名之间的冲突。

最好的命名就是望文生义,但是学数学的时候往往不太注重从这些数学名词的表面意思来理解背后的定义,老师基本也不会讲,可是我觉得很重要。

http://www.zskr.cn/news/75965.html

相关文章:

  • 终极揭秘:8大免费AI论文神器,一键极速生成,毕业/期刊/职称论文全覆盖!
  • 一个很好的观察案例:成功究竟是因为我们比较牛,还是仅仅因为运气
  • AD24中快速添加网络标签的方法
  • GitHub更新:垃圾账户通知现可准确隐藏,清理近600万条记录
  • 使用spaCy与spacy-llm构建知识图谱实战
  • polarCTF冬季个人挑战赛除webpwn外个人题解
  • 【完结13章】Dify AI 赋能,零基础构建商业级 AI 应用与工作流
  • Windows 下 LaTeX 安装与 VSCode 配置攻略(自用备忘版)
  • 高级程序语言设计第8次个人作业
  • Markdown 语法学习
  • 语义分割详解与构建
  • 【干货预警】小程序设计避坑终极指南!兰亭妙微专业团队吐血整理15个自查点,速收藏!
  • 光伏封装产线降本:工业自动化下Modbus协议互通实践
  • 英语_阅读_Part time job_待读
  • 深入探讨redis:分布式锁 - 详解
  • 数据结构模板(大学)
  • 题目记录(Before 省选 ver.)
  • 实用指南:测试之bug篇
  • Vue2中key的深度解析:Diff算法的性能优化之道 - 详解
  • 局域网远程关机
  • 【AI白皮书】上下文工程
  • 详解 PHP 反射 API:动态探查与操作代码的利器
  • 2025深圳/惠州装配线服务商TOP5评测!组装线/生产线/输送线/老化线等优质厂家口碑榜,技术创新+实力实证权威榜单发布,赋能智能工业制造新生态
  • WebGPU DevTools All In One
  • CF2174D tutorial
  • Say 赛选记(11.27)
  • [开源代码]基于STM32的环境检测与报警系统
  • 120_尚硅谷_函数注意事项和细节(3)
  • 10 数据库表的关联
  • 【C++】哈希表:简单易懂的核心讲解(含实战用法)