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Mathematica
我们先写一个自定义函数,用来根据给定的格基绘制相应的格。f[w_, J_, color_, opacity_]其中,w代表格子的某个顶点,J是由格基组成的矩阵,color代表格子的颜色,opacity代表透明度。
比如,Z^2的一个以原点为顶点的格子可以画为:Show[f[{0, 0}, {{1, 0}, {0, 1}}, Green, 1], Axes -> True]
我们当然可以把一定范围内所有的格子全部画出来:A = Tuples[Range[-12, 11], 2];Show[f[#, {{1, 0}, {0, 1}}, Green, 0.5] & /@ A,Axes -> True]
用矩阵a左乘,会把格子变成别的形状:a = {{3, 1}, {-1, 2}};Show[ f[#, {{1, 0}, {0, 1}}, Green, 0.5] & /@ A, f[{0, 0}, a, Blue, 1], Axes -> True]a把一个绿色的小正方形变成了一个蓝色的平行四边形。注意,这里直接把a当成了格子的基,因为a乘以2*2的单位矩阵,仍等于a。
我们也可以把附近所有的蓝色格子全部画出来:Show[ f[#, {{1, 0}, {0, 1}}, Green, 0.5] & /@ A, f[#, a, Blue, 1] & /@ (A.a\[Transpose]),Axes -> True]
参考《【抽象代数】Z矩阵的对角化》里面的方法,可以把矩阵a简化为:b={{1,0},{0,-7}};那么我们可以画出b对应的格子:Show[ f[#, {{1, 0}, {0, 1}}, Green, 0.5] & /@ A, f[{0, 0}, b, Red, 1]]这是一个长条形的格子,恰好是由7个1*1的格子组成。
实际上,抽象代数理论把上面步骤4和步骤6里面的格子,视为同一种格子,因为它们对应的矩阵,b是由a对角化而来的。
在实数域里面的矩阵对角化,相当于几何图形的刚体变换;但是Z矩阵的对角化,则不是刚体变换,几何图形会发生变形,比如上面,从平行四边形变成了狭长的长方形。