三维线性变换 | 第5章,线性代数的本质:英语精读讲义
3Blue1Brown
视频简介:本课把线性变换的几何理解从二维扩展到三维,说明三个基向量如何确定一个3x3矩阵、矩阵怎样映射任意向量,以及矩阵相乘为何表示依次发生的旋转。 主要英语知识点: 1. carry over——短语动词:理解某个理念或方法在新情境中仍然适用,而不是把实体“搬过去”;这里指二维中的核心思路自然延伸到高维。 2. can be thought of as——语法与句型:用被动式解释框架提出便于理解的模型;这里把坐标看成缩放基向量的指令,而不声称二者字面上完全相同。 3. break them down——短语动词:识别把复杂过程拆成较易处理部分的说法;这里把难以描述的三维旋转分解成多个更简单的旋转,以便理解其组合。
本篇讲解
just sort of:让描述更含蓄
在这句话里,sort of 表示“大致”或“有点像”,不是“某一种”。它把 footnote 说成一种近似的称呼,而不是明确的分类。 just 又增加了一层弱化效果:说话人把这段视频说得不那么重要,也更随意。just sort of 合在一起,提醒你不要把这个称呼理解得太字面或太绝对。
练习
在“It is just sort of a footnote”中,just sort of 起什么作用?
- 它表示说话人真的把一条印刷注释放在了页面底部。
- 它表示这段视频属于一种有正式名称的脚注类型。
- 它把 footnote 说成一种近似且刻意弱化的称呼。
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它把 footnote 说成一种近似且刻意弱化的称呼。
a footnote between chapters:表示简短补充的隐喻
footnote 的字面意思是正文之外用于补充信息的简短注释。这里,说话人把它用作隐喻,指一段不构成完整章节、但能提供有用补充的短视频。 between chapters 把这段补充内容放进了更大的内容顺序中。这个隐喻按照重要性组织信息:各个章节承载主线,而这段内容只是简短的补充说明。
练习
在“This short update is a footnote between the main sessions”中,footnote 是什么意思?
- 对主要内容的简短、次要补充。
- 必须出现在印刷页面底部的注释。
- 整个安排中最重要的环节。
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对主要内容的简短、次要补充。
In the last two videos, I talked about linear transformations and matrices,
0:19在前两个视频中,我谈到了线性变换和矩阵,
In general throughout this series, we'll work mainly in two dimensions,
0:29通常在这个系列中,我们主要在二维空间中进行工作,
mostly because it's easier to actually see on the screen and wrap your mind around. 習語
0:32主要是因为它在屏幕上更容易被看到,也更容易理解。
wrap your mind around something:理解难懂的事物
wrap your mind around something 表示设法理解一个困难、抽象或令人意外的想法。around 是整个习语的一部分,并不表示身体在空间中的移动。 本句中,要理解的事物是前面提到的话题,由“it's easier ...”里的 it 指代。英语可以使用“something is easy to wrap your mind around”这一结构,因此宾语可以省略,短语也可以自然地以 around 结尾。
练习
在这句话中,wrap your mind around 是什么意思?
- 理解一个难懂的想法
- 环顾屏幕四周
- 把某样东西实际包起来
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理解一个难懂的想法
more importantly than that:比前一点更重要的是
More importantly than that 用来给观点排序。that 回指前面提到的理由,然后告诉听众,接下来的理由更值得关注。例句中的 But 标志着话题从第一个理由转向更有分量的理由。 Importantly 是句子副词,用来评价接下来整个观点的重要性,并不是描述某个动作以什么方式完成。这个短语故意没有说完,因为更重要的观点会紧接着出现。
练习
说话人先给出一个理由,然后想表示下一个理由更重要。哪个转场最合适?
- But more importantly than that,
- For example,
- At the same time,
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But more importantly than that,
carry over:在新情境中仍然适用
这里,carry over 表示“在新的情境中继续成立、保持有用或继续产生效果”。在二维中学到的核心思想到了更高维度仍然适用;并没有任何东西被实际搬动。 在这种不及物结构中,idea、rule、skill 或 effect 等事物 carry over to 或 carry over into 另一个情境。主语是继续适用的事物。
练习
用表示“在新情境中仍然有用”的短语动词完成句子:The planning skills you learn in this game will ____ to other team projects.
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carry over
Nevertheless:标记让步与转折
Nevertheless 表示:“刚才所说的内容确实成立,但接下来的观点仍然成立。”它认可前面使用二维进行讲解的理由,然后引出一个仍有必要观察更高维度的理由。 作为话语连接词,它的作用是组织论证,而不是描述一个事件。它标记的是先让步、再转向对照观点的关系,不是简单添加信息。
练习
一次旅行费用很高,但你仍决定前往。哪个连接词最适合完成句子?“The tickets cost a lot. ____, we decided to go.”
- Nevertheless
- Moreover
- For example
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Nevertheless
now and then:偶尔、时不时
“Now and then”是一个固定时间表达,意思是“偶尔”或“时不时”。它表示某件事会反复发生,但频率不高,也没有固定规律。 要把整个短语当作一个整体理解。在本句中,它表示偶尔离开常用的二维视角是有益的;它并不是描述先“现在”再“那时”的时间顺序。
练习
用本讲解中表示“偶尔”的三词固定表达补全句子:I call my grandparents ____.
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now and then
more than just + 名词短语
“more than just + 名词短语”表示某事物超出了后面所说的范围或描述。just 后的名词短语仍然包含在内,但那并不是全部。 这里的“more than just those two dimensions”表示这些想法可以应用到不只是二维的范围。在这种用法中,just 表示“仅仅”,不是“刚刚”或“正好”。
练习
用本讲解中表示“描述虽然正确但过于局限”的三词结构补全句子:A coach is ____ someone who teaches skills.
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more than just
We can visualize this by smooshing around all the points in three-dimensional space 用詞
1:00我们可以通过挤压三维空间中的所有点来可视化这一点,
“smooshing around”的非正式形象表达
在这句话中,smooshing around 用一种非正式、很有画面感的说法表示改变所有点的位置。它让人联想到把这些点向不同方向挤压、拉伸和移动,而不只是向内压扁。 这个短语让抽象的几何变换更容易想象。它是形象描述,并不是严格的数学定义。
练习
这句话中的 “smooshing around” 是什么意思?
- 把所有点压进同一个平面
- 测量每一对点之间的精确距离
- 以一种宽泛而形象的方式移动并改变这些点的形状
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以一种宽泛而形象的方式移动并改变这些点的形状
as represented by a grid in such a way that keeps the grid lines parallel and evenly spaced 語法
1:05该空间由网格表示,变换需要保持网格线平行且等距,
用 “in such a way that ...” 连接方式与结果
“In such a way that” 把一个动作或安排与说明其做法的结果或条件联系起来。这里,它说明网格如何变化:所采用的方式让网格线保持平行且间距相等。 可复用的框架是 in such a way that + 从句。that 从句给出结果或条件。在本句中,that 还充当 keeps 的主语,所以从句是 that keeps the grid lines parallel and evenly spaced。这里的 such 指向后面的 way,并不是单独表示程度。
练习
用目标结构完成这条指令:Arrange the chairs ____ everyone can see the screen.
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in such a way that
fixes the origin in place:将原点固定不动
在这句话中,fixes 的意思是“使……保持稳定”,不是“修理”。这个动词说明变换对原点做了什么:原点停留在同一个位置。 in place 增加了“在原位、没有移动”的位置含义。合起来,fixes the origin in place 表示变换让原点保持不动;这里说的是几何条件,不是修理。
练习
在句子“The transformation fixes the origin in place.”中,fixes 是什么意思?
- 让原点保持不动
- 修理受损的原点
- 把原点移动到新位置
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让原点保持不动
every point of space that we see moving around is really just a proxy for a vector 用詞
1:14我们看到在空间中移动的每一个点,其实都代表着一个向量,
a proxy for:代表向量的可见替代物
这里的 a proxy for 表示“代替物”或“代表”:移动的点代替向量出现,让观看者能够看到向量的变化。这个点本身不是向量,而是用来表示向量的可见对象。 a proxy for 常把可观察、方便处理的事物与不易直接看见、难以处理或更抽象的事物连接起来。在这句话中,它说明动画如何让抽象的向量变得可见。
练习
天气应用使用雨伞销量来估计每月降雨量。哪个短语最适合描述雨伞销量?
- 表示当月降雨量的替代指标
- 就是当月的降雨量
- 与当月无关的细节
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表示当月降雨量的替代指标
and what we're really doing is thinking about input vectors moving over to their corresponding outputs. 表達脈絡
1:21我们真正在思考的是,输入向量移动到了它们对应的输出向量。
what we're really doing is:重新框定背后的活动
what we're really doing is ... 这个框架把注意力从看得见的表面描述转向背后的活动或概念。本句把屏幕上点的移动重新解释为输入向量到相应输出的映射。 从语法上说,what 引导的从句给这项活动命名,is 则引出后面更清楚的重述。really 强调应从更深一层理解同一件事,并不是说前面的陈述是谎话。
练习
在下面这句话中,what we're really doing is 这个框架传达了什么?The shapes appear to spin, but what we're really doing is changing the camera angle.
- 它引入了另一项毫不相关的活动。
- 它表示第一种描述是故意编造的假话。
- 它把可见的效果重新解释为背后的操作。
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它把可见的效果重新解释为背后的操作。
one of these transformations is completely described by where the basis vectors go. 短語搭配
1:29这些变换之一可以完全由基向量的去向来描述。
is completely described by:完整的技术刻画
在 X is completely described by Y 这个结构中,Y 提供完整确定 X 所需的全部信息。本句的意思是,只要知道基向量被映射到哪里,就足以确定整个变换。 被动结构 is described by 把被刻画的对象放在前面,把足以确定它的信息放在 by 后面。Completely 很重要:这个说法比只提供几个特征或粗略说明更强。
练习
用表示“is fully characterized by”的学术短语完成句子:In this model, each state ____ two numbers.
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is completely described by
把 a new guy 用作俏皮的拟人说法
这里,a new guy 指新引入的基向量 k-hat。guy 通常指人,但说话者把这个向量俏皮地当作加入群体的新成员。 这种非正式的拟人说法让技术讲解显得亲切、易懂。在其他语境中,a new guy 通常指刚到或刚被介绍的一名男性,因此这里的非人含义要靠周围的数学语境来判断。
练习
在这段数学讲解中,a new guy 指什么?
- 一名刚加入课程的男性
- 位于坐标轴旁边的一个点
- 被俏皮描述的新引入基向量
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被俏皮描述的新引入基向量
In fact, I think it's easier to think about these transformations by only following those basis vectors
1:47实际上,我觉得通过只追踪这些基向量来思考这些变换会更容易,
since the full 3D grid representing all points can get kind of messy.
1:52因为代表所有点的完整 3D 网格可能会变得有些凌乱。
we can think about the coordinates of where each of these three basis vectors lands. 用詞
1:59我们就能思考这三个基向量各自落在哪个坐标上。
用 By leaving ... we can ... 连接方法与结果
By leaving 使用 By + 动词 -ing 形式来说明方法:把原始坐标轴的一份副本保留在背景中。以 we can 开头的主句说明这种方法让什么成为可能。 可迁移的句型是 By doing A, we can do B,也就是“通过做 A,我们可以做 B”。这里 by 表示“通过……的方法”,不是“在……旁边”;leaving 表示把某物留在原处,而不是离开。
练习
请使用 by 和 compare 的 -ing 形式完成句子:____ the two charts, we can see the main difference.
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By comparing
lands:最终到达某个结果或位置
这里的 lands 表示某个对象经过一个过程后“最终到达”或“落在”特定位置。基向量经过变换后,它的新终点具有某些坐标;这里并没有真实的着陆动作。 这种用法把抽象的结果说成一个目的地。当点、数值、分数或结果最终处于某个位置或水平时,也可以用同样的方式理解。
练习
在句子“After the transformation, the arrow lands at (2, 1).”中,lands 是什么意思?
- 它向下飞并接触地面
- 它最终到达那个位置
- 它从那个位置开始移动
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它最终到达那个位置
Record the coordinates of these three vectors as the columns of a 3x3 matrix.
2:05将这三个向量的坐标记录为一个 3x3 矩阵的列。
This gives a matrix that completely describes the transformation using only nine numbers.
2:11这就得到了一个仅用9个数字就完全描述了该变换的矩阵。
consider the transformation that rotates space 90 degrees around the y-axis.
2:19考虑将空间绕 y 轴旋转 90 度的变换。
So that would mean that it takes i-hat to the coordinates 0 0 -1 on the z-axis. 用詞
2:24这意味着它将 i-hat 变到 z 轴上的坐标 0 0 -1。
take A to B:把输入映射到输出
在这个数学结构中,take A to B 表示“把 A 映射到 B”或“把 A 送到 B”。主语是一个变换,A 是输入,B 是像或输出。这里,旋转把 i-hat 映射到坐标为 (0, 0, -1) 的点。 要从左向右理解这个顺序:take A to B 从 A 开始,以 B 作为结果。它不表示真的把 A 携带到某个地方。
练习
使用 take A to B 结构补全句子。请使用 take 的正确形式和单词 to:The reflection ____ the point (2, 0) ____ (-2, 0).
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takes · to
Those three sets of coordinates become the columns of a matrix that describes that rotation transformation.
2:41这三组坐标就成了描述该旋转变换矩阵的列。
almost identical to:表示几乎完全相同
“Almost identical to”表示两个事物在几乎所有相关方面都一致,同时仍允许存在细微差别。almost 会减弱 identical 所表示的绝对“完全相同”,因此这个短语并不是说两者毫无差异。 结构是 A is almost identical to B。原句用它比较两种情况下的推理,说明基本方法相同,只有很小的变化。
练习
用表示“几乎完全相同”的表达完成句子:The new procedure is ____ the old one, except for one extra check.
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almost identical to
Each of those coordinates can be thought of as instructions for how to scale each basis vector 講解
2:56这些坐标中的每一个都可以看作是对每个基向量进行缩放的指令,
can be thought of as:用一种有帮助的方式理解概念
“Can be thought of as”用于提出一种有帮助的理解或描述方式。结构 X can be thought of as Y 表示“把 X 看作 Y 会有助于理解”,并不是说 X 和 Y 在字面上完全相同。 can 表明这是一种可能的看法,而不是唯一正确的描述。被动结构 be thought of as 把重点放在这种理解方式上,而不是由谁来思考。原句把坐标重新理解为指令,使抽象概念更容易理解。
练习
用表示“提供一种有帮助的理解方式”的表达完成句子:A subway map ____ a simplified picture of the train network.
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can be thought of as
“scale each basis vector”的数学含义
在这个数学语境中,scale 表示用一个数(称为标量)乘向量。每个坐标值都告诉你,要把哪个因子应用到与它对应的基向量上。 大于 1 的因子会让向量变长,0 到 1 之间的因子会让它变短,0 会把它变成零向量,负因子还会让方向反转。因此,scale 并不只是“放大”。
练习
在这句话中,scale each basis vector 表示要做什么?
- 只求出每个基向量的实际长度,而不改变它。
- 把每个基向量都变成单位向量。
- 将每个基向量乘以与它对应的坐标值。
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将每个基向量乘以与它对应的坐标值。
is that this scaling and adding process works both before and after the transformation. 語法
3:08这个缩放和相加的过程在变换前后都是成立的。
用 “the important part ... is that ...” 标出主要结论
The important part ... is that 这个框架告诉听众应该记住哪一个结论。这里的 part 指解释中的一个要点或方面,不是实体的一部分。 例句中,just like the 2D case 是插入框架内部的补充比较。即使被它打断,The important part 仍然与 is that 及后面的完整从句相连。这个框架把注意力从辅助细节拉回核心观点。
练习
用 The important part ... is that 补全句子:____, just as in the first trial, ____ the result is reliable.
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The important part · is that
both before and after:同时包含两个阶段
结构both A and B连接两个平行成分,表示所说的内容对两者都成立。本句中,both同时管辖before和after,所以缩放并相加的过程在两个阶段都适用:变换之前和变换之后。 两个时间表达共享the transformation;完整形式分别是before the transformation和after the transformation。这个结构能明确表示“两边都包括”,避免听者误以为只适用于其中一个阶段。
练习
用完整的both ... and时间短语完成句子:The equipment is inspected ____ each flight.
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both before and after
you multiply those coordinates by the corresponding columns of the matrix 短語搭配
3:18你只需将这些坐标乘以矩阵对应的列,
multiply A by B:标准运算结构
标准结构是multiply A by B。A是被进行运算的量,by引出第二个因数B。本句中,A是those coordinates,B是矩阵中对应的列。 把by作为这个运算搭配的一部分:multiply the coordinates by the columns。这里multiply表示执行乘法,并不是说坐标的数量增加了。
练习
用正确的动词和介词结构完成这条标准数学指令:To double every value, ____ each value ____ two.
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multiply · by
you should imagine first applying the transformation encoded by the right one, 用詞
3:36你应该想象先应用右边那个矩阵编码的变换,
Whenever ... you should imagine ... 句型
Whenever 引出一个可能反复出现的情况,意思是“每次发生这种情况时”,而不是“在某个不确定的时间”。 短语 you should imagine 给出每次遇到该情况时建议采用的思考步骤。可迁移的结构是 Whenever + 情况, you should + 动词原形,用来把反复出现的触发条件和该做什么或该怎样思考的建议连接起来。
练习
用 Whenever ... you should imagine 这个句型完成句子:____ you read a graph, ____ tracing each line from left to right.
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Whenever · you should imagine
encoded by:由……表示
在 the transformation encoded by the right one 中,encoded by 的意思是“由……表示”。右边矩阵中的数值描述了这个变换,并没有隐藏任何信息。 这里的 encoded by 是缩略的被动修饰结构,完整形式是 the transformation that is encoded by the right one。更一般地说,X is encoded by Y 表示 Y 是呈现 X 的形式或系统。
练习
在句子 "The route is encoded by the sequence of arrows," 中,encoded by 是什么意思?
- 这些箭头用密钥把路线隐藏起来。
- 这些箭头删除了这条路线。
- 这些箭头表示这条路线。
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这些箭头表示这条路线。
It turns out that 3D matrix multiplication is actually pretty important for fields like computer graphics and robotics 表達脈絡
3:44事实证明,3D 矩阵乘法对于计算机图形学和机器人技术等领域其实非常重要,
It turns out that ...:引出发现的结果
在 It turns out that ... 中,it 是形式主语,并不指代某个具体事物。整个框架用来引出后面的结果。 当核实、推理或后续信息揭示了一个事实时,可以用这个框架,尤其是这个结果原本并不明显时。本句用它把前面的解释推进到一个新揭示的实际意义:三维矩阵乘法很重要。
练习
用表示“核实后发现某个事实”的表达完成句子:We checked the forecast, and ____ the storm will miss us.
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it turns out that
since things like rotations in three dimensions can be pretty hard to describe,
3:49因为像三维空间中的旋转这样的东西描述起来可能相当困难,
break them down:把复杂内容拆成小部分
这里的 break ... down 表示把复杂事物分成更小的部分,让它更容易理解或处理。them 指前面提到的三维旋转。 这个短语动词可以拆开。宾语是代词时,必须把代词放在 break 和 down 之间:用 break them down,不能用 break down them。
练习
用 break ... down 的正确语序完成句子:The instructions look complicated, so let's ____ step by step.
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break them down
Composition:按顺序复合运算
在数学中,composition 指按顺序执行两个或多个运算,并把它们组成一个整体运算。这里,各个旋转依次执行,并被看作一个更复杂的旋转。 顺序也是含义的一部分:composition 不只是把几个部分放在一起,改变执行顺序可能会改变结果。
练习
在英文句子 "The final move is a composition of two rotations," 中,composition 是什么意思?
- 通过依次执行这些旋转而形成的一个运算
- 一篇关于旋转的作文
- 一份没有顺序或整体效果的旋转列表
查看答案
通过依次执行这些旋转而形成的一个运算
would be to try to reason through what specifically this matrix multiplication should look like, 短語動詞
4:13是试着推导这种矩阵乘法具体应该是什么样子的,
用 a good way to ... would be to ... 委婉提出建议
a good way to + 动词先说明目标,would be to + 动词再提出推荐的方法。在本句中,目标是检验你是否理解,方法是自己推理矩阵乘法的具体形式。 与 is 相比,would 让建议显得不那么直接,也为对方留下更多选择空间。这里的 would 不表示不真实的情况,而是让指导听起来不像命令。
练习
用本课的配对句型完成这条委婉建议:____ check the spelling of a word ____ look it up in a dictionary.
查看答案
A good way to · would be to
reason through:逐步推理直到得出结论
在这句话中,reason through 表示运用逻辑,一步一步分析矩阵乘法,直到弄清楚它应该采用什么形式。through 把问题呈现为一个从最初疑问推进到结论的过程;这里不是指从某个空间实际穿过。 可以迁移使用的结构是 reason through + 问题、选择、论点或一系列步骤。
练习
在“Let's reason through the evidence before we decide,”中,reason through 是什么意思?
- 只是简单想一下证据。
- 按逻辑一步一步分析证据。
- 描述证据,但不尝试得出结论。
- 实际从证据中穿过去。
查看答案
按逻辑一步一步分析证据。
thinking closely about how it relates to the idea of applying two successive transformations in space.
4:18仔细思考它与在空间中连续应用两次变换的概念有何联系。
getting into a topic:开始深入讨论一个话题
在这句话中,start getting into the determinant 表示开始比较深入地讨论或讲解行列式这个主题。get into + 话题把一个主题比作可以进入并探索的领域;这里不是指实际进入某个地方。 start + -ing 表示开始进行这项活动。说话人经常用 I'll start getting into... 来预告课程、演讲或讨论接下来的内容。
练习
一位演讲者说:“Now I'll get into how the system handles errors.”这表示什么?
- 他将实际进入这个系统。
- 他突然培养出了一种爱好。
- 他只会顺带提一下这个主题。
- 他将开始比较深入地讨论这个主题。
查看答案
他将开始比较深入地讨论这个主题。