谢邀.
分析层面的就交给其他大神讲吧,我从多项式空间的角度讲讲:
设 是 上次数不超过 n 次的多项式空间. 每个多项式都可以表示为 中一个点,比如——
考虑微分算子 在上面这组基下的矩阵:
因为
于是
熟悉 Jordan 矩阵的人自然会考虑另外一组基:
在这组基下的微分算子的矩阵:
因为
所以
更一般地,若考虑空间 的微分算子有:
而对于 Jordan基 ——
还没完,继续利用多项式 ,
我们看矩阵的每一列(行),都是泰勒各阶展开,而对于一般的 n 次可微函数的 Taylor 展开, 只是对上面思想的一种推广:将一个解析函数用空间的一组 Jordan 基来分解.
怎么样,是不是感觉更模糊了……
由于良心的愧怍,我觉得我应该再解释解释:
由上面的分析可知,Taylor 展开实际上是对一个 n 次可微的函数的一种分解,那么有人会问——
分解只有这么一种方式吗?
当然不可能只有一种分解方式,每当我们找到一组不同的基,就能找到一种分解方式。于是紧接着问——
既然有那么多的基可供选择,那么选择 Jordan 基来分解有什么特别的好处?
其实我的回答一开始就已经显露出 Jordan 基的优点了。学过高等代数就知道 Jordan 基的优越性,它可以将任一个线性变换(矩阵)庖丁解牛般地分解为准对角矩阵(如果矩阵可对角化,那就是对角矩阵),一个线性变换的全部信息将如初出浴之美人一览无余:它的秩是多少,谁是它的特征向量、准特征向量,它的象空间是如何被直和分解为若干不变子空间的……这些它都可以回答。当然,最重要的是简洁而有效,Jordan 矩阵的计算实在太友好了,算过矩阵的人都明白她的好。
如果用的是其他的基来分解,你很难想象 f(x) 的各阶导数如后宫佳丽般款款而立,教郎恣意怜(为所欲为)吗?不会,等待你的往往是一个极其复杂、毫无无意义、丑陋的
……矩阵。