優雅的SciPy｜Python科學研究的美學

第六章

SciPy 中的線性代數

沒人可以告訴你

Matrix

1

是什麼，你必須自己去看。

—莫菲斯，

駭客任務

和第 4 章處理 FFT 時一樣，這一章我們要介紹的是一個很讚的方法。我們要說明一個

SciPy 中用來作線性代數的套件，而線性代數在大多科學計算中都是重要基礎。

線性代數基礎概念

在一本程式書中學習線性代數是有點怪，所以我們假設讀者已有線性代數的觀念，最起

碼，讀者應該知道線性代數包括向量（有序的數字組合）以及將它們乘上矩陣（一組向

量）後可以進行轉換。如果你聽完之後覺得不知道這是在說什麼鬼，那建議你在閱讀這

一章之前先讀一本介紹線性代數的教科書。我們推薦 Gil Strang 的 Linear Albebra and Its

Application（Pearson，1994 年出版）。雖然有個概念應該就可以了，不過我們仍希望傳

達線性代數有能讓工作變簡單的能力！

順便說一下，為了要符合線性代數的習慣，我們將捨棄 Python 的符號約定，在 Python

中變數名稱通常以小寫字母作為開頭，然而，在線性代數中，矩陣是用大寫字母表示，

而向量和純量是以小寫表示。由於我們接下來要處理很多矩陣與向量，所以遵守線性代

數的習慣比較容易看，因此接下來的內容中，表示矩陣的變數將以大寫開頭，而向量和

數字向以小寫開頭：

1 譯註：Matrix 為矩陣之意，電影《駭客任務》中譯為「母體」。