為什麼高維空間中的任給兩個向量幾乎都正交?

2021-06-18 13:51:42 字數 1136 閱讀 7396

2011-06-16 17:40:43

念書時第一次聽到這個結論,頓時目瞪口呆,隨機性和高維結合起來居然有這麼漂亮的結論,因為太過震撼,多年以後仍依稀記得,今天下午設計演算法時再次用到,試著回想了一下證明過程,記於此。

檢視公式,需要安裝

外掛程式。在n維空間中,給定乙個向量[;v_1;],不妨假設其為最後乙個單位向量,即(0,0……1),問:隨機給定乙個向量[;v_2;],[;v_1;]與[;v_2;]正交的可能性有多大?

因為兩個向量正交與否與向量的長度無關,因此不妨設[;v_2;]為單位向量,並且採用球面座標系,則[;v_2;]

可以用n-1個角度構成的向量來表示,即[;(a_1,...a_);],則向量在此n-1維球面上呈現均勻分布意味著:

[;p(a_1,...a_)=\prod_^(sin a_i)^;]

此時[;a_1;]即為[;v_1;]和[;v_2;]的夾角,將上式對除[;a_1;]外的其他n-2變數求積分(需要注意,其中乙個變數的積分範圍為[;[0,2\pi];],其他n-3個變數的積分範圍都是[;[0,\pi];]),便得到:

[;p(a_1)=(sin a_1)^;]。

2011-06-16 17:40:43

念書時第一次聽到這個結論,頓時目瞪口呆,隨機性和高維結合起來居然有這麼漂亮的結論,因為太過震撼,多年以後仍依稀記得,今天下午設計演算法時再次用到,試著回想了一下證明過程,記於此。

檢視公式,需要安裝

外掛程式。在n維空間中,給定乙個向量[;v_1;],不妨假設其為最後乙個單位向量,即(0,0……1),問:隨機給定乙個向量[;v_2;],[;v_1;]與[;v_2;]正交的可能性有多大?

因為兩個向量正交與否與向量的長度無關,因此不妨設[;v_2;]為單位向量,並且採用球面座標系,則[;v_2;]

可以用n-1個角度構成的向量來表示,即[;(a_1,...a_);],則向量在此n-1維球面上呈現均勻分布意味著:

[;p(a_1,...a_)=\prod_^(sin a_i)^;]

此時[;a_1;]即為[;v_1;]和[;v_2;]的夾角,將上式對除[;a_1;]外的其他n-2變數求積分(需要注意,其中乙個變數的積分範圍為[;[0,2\pi];],其他n-3個變數的積分範圍都是[;[0,\pi];]),便得到:

[;p(a_1)=(sin a_1)^;]。

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