LA 101
M02 · L03
الوحدة 2: المصفوفات

التحويلات الخطية

المصفوفات ليست مجرد مصفوفات من الأرقام. إنها دوال على الفضاء — تأخذ متجهات كمدخل وتُنتج متجهات جديدة. هذه الدوال هي تحويلات خطية: تُدوِّر وتُقيِّس وتُقص وتُسقط الفضاء الهندسي.

01 / 12
LA 101
M02 · L03
التعريف

ما الذي يجعله خطيًا؟

التحويل T خطي إذا استوفى خاصيتين لجميع المتجهات u, v والعدد القياسي c:

T(u+v) = Tu + Tv
الإضافية
T(cu) = c·Tu
التجانس

معًا: T يحفظ عمليتَي جمع المتجهات والضرب القياسي. الخطوط تبقى خطوطًا. الأصل يبقى ثابتًا.

02 / 12
LA 101
M02 · L03
الرؤية الأساسية

المصفوفة = تحويل

كل تحويل خطي من ℝⁿ إلى ℝᵐ يمكن تمثيله كـ ضرب في مصفوفة m×n. وبالمقابل، كل مصفوفة تُعرِّف تحويلًا خطيًا.

حاصل ضرب المصفوفة-متجه
T(\mathbf{x})=A\mathbf{x}
03 / 12
LA 101
M02 · L03
صورة الأعمدة

الأعمدة كـ صور القاعدة

أعمدة المصفوفة A تُخبرك بالضبط أين تذهب متجهات القاعدة القياسية. العمود الأول هو وجهة e₁ = [1,0]ᵀ. العمود الثاني هو وجهة e₂ = [0,1]ᵀ. أي متجه آخر هو مجرد تركيب خطي لهذه الصور.

اقرأ أي تحويل
لفهم ما تفعله A بالفضاء، انظر فقط إلى أعمدتها — إنها صور متجهات القاعدة القياسية تحت التحويل.
04 / 12
LA 101
M02 · L03
المثال الأول

الدوران بزاوية θ

تدوير كل متجه في ℝ² عكس عقارب الساعة بزاوية θ هو تحويل خطي. مصفوفته:

مصفوفة الدوران
R_\theta=\begin{pmatrix}\cos\theta&-\sin\theta\\\sin\theta&\cos\theta\end{pmatrix}
05 / 12
LA 101
M02 · L03
أمثلة أخرى

تحويلات شائعة

  • التحجيم — مصفوفة قطرية؛ تمد/تضغط المحاور باستقلالية
  • الانعكاس — حول محور x: [[1,0],[0,−1]]؛ حول y: [[−1,0],[0,1]]
  • القص — [[1,k],[0,1]]؛ تميل المستوى أفقيًا
  • الإسقاط — على محور x: [[1,0],[0,0]]؛ يُلغي مكون y
  • الهوية — [[1,0],[0,1]]؛ تُعيِّن كل متجه لنفسه
06 / 12
LA 101
M02 · L03
التركيب

تسلسل التحويلات

تطبيق التحويل A ثم التحويل B هو نفس ضرب مصفوفتيهما: (BA)x = B(Ax). ضرب المصفوفات هو تركيب الدوال. الترتيب مهم — BA ≠ AB بشكل عام. المصفوفة الأيمن تُطبَّق أولًا.

07 / 12
LA 101
M02 · L03
القابلية للعكس

تحويلات قابلة للعكس

التحويل قابل للعكس إذا أمكن التراجع عنه — إذا كان لكل متجه خرج متجه مدخل واحد فقط يُنتجه. هندسيًا: التحويل لا يُطوي أي بُعد. جبريًا: det(A) ≠ 0.

det ≠ 0
قابل للعكس
det = 0
شاذ
08 / 12
LA 101
M02 · L03
المعنى الهندسي للمحدد

المحدد = مقياس المساحة

|det(A)| يساوي العامل الذي به يُقيِّس التحويل المساحات (في 2D) أو الأحجام (في 3D). إذا كان det = 2، كل منطقة تتضاعف مساحتها. إذا كان det = 0، ينهار الفضاء كله في فضاء جزئي أدنى بُعدًا.

محدد 2×2
\det\begin{pmatrix}a&b\\c&d\end{pmatrix}=ad-bc
09 / 12
LA 101
اختبار سريع

تحقّق ممّا ثبت

أربعة أسئلة من هذا الدرس. أجب لترى السبب — يظهر الشرح سواء أصبتَ أم أخطأت. ولا شيء يُسجَّل أو يُحفَظ.

السؤال 1 من 0
النتيجة 0/0

10 / 12
LA 101
أهم النقاط
ملخص

أهم النقاط

  • كل مصفوفة تحويل خطي؛ كل تحويل خطي له مصفوفة
  • أعمدة A = صور متجهات القاعدة القياسية تحت التحويل
  • الدوران والتحجيم والقص والإسقاط والانعكاس — كلها مصفوفات
  • ضرب المصفوفات = تركيب التحويلات (تُطبَّق من اليمين لليسار)
  • قابلية العكس ↔ det(A) ≠ 0 ↔ التحويل لا يُطوي الفضاء
11 / 12
LA 101
الوحدة القادمة
القادم

الوحدة 3: أنظمة المعادلات

مع المصفوفات كتحويلات، حل Ax = b يصبح: إيجاد متجه المدخل x الذي تكون صورته تحت A هي b. هذه النظرة الهندسية تحوّل الحذف إلى شيء أنيق — وتمهد الطريق للاختزال الصفي والرتبة والفضاء الصفري.

الوحدة القادمة
12 / 12