矩陣的各種分解

2021-08-20 11:34:05 字數 1997 閱讀 8161

。對於矩陣為高維的情況下,這個變換就對應著很多方向的變化,我們−1

at=b

t−1at=b

則稱a與b相似,記作a~b,從a到b的這種變化稱為相似變換,t稱為相似變換矩陣。 

矩陣的相似關係是一種等價關係(並不是相等),相似矩陣滿足以下特性

對稱性:若a~b,則b~a

傳遞性:若a~b,b~a,則a~c

條件:所有的方陣都可以進行特徵值分解得到對應的特徵值與特徵向量;只有當方陣的幾何重數與代數重數相等(方陣的最小多項式無重根)時,方陣才可以實現對角化

結果:通過特徵值分解得到的特徵向量與特徵值可以構成對角標準型與jordan標準型(前者是後者的特例),其中jordan標準型不是對角矩陣;而相似對角化得到的矩陣一定是對角矩陣

使用qr分解解決最小二乘法

qr分解在引數估計中的應用

qr分解在通訊系統中的應用

簡化pca演算法用於人臉識別uϵ

fn×m

uϵfn×m

,如果 uh

u=iuhu=i

(h為共軛轉置

)我們便稱 

u為乙個等距(isometry),它的所有列向量是正交的。等距作為乙個線性變換時是保內積運算,同時也是保模長運算,即 ux

,uy>=

y>=u

x∥=,u

y>1/

2=y>1/

2=∥x

∥ϵfn

×muϵfn×m

,如果 uuh

=iuuh=i

我們便稱 u

為乙個協等距(isometry),它的所有的行向量是正交的。−1

=uhu−1=uh

。酉矩陣其實是正交矩陣在複數域上的推廣,它滿足 uh

=uhu

=ii=

λi−−

√。於是可以通過求解原矩陣的轉置與其自身相乘得到的矩陣的特徵值,再對該特徵值求平方根的方法求得矩陣的奇異值

高維度的矩陣的奇異值的計算是乙個難題,是乙個o(n^3)的演算法,隨著規模的增長,計算的複雜度會呈現出3次方的擴大,感興趣的朋友可以看這裡

在奇異值分解中,有乙個十分重要的推論,那就是在式a=

uλvt

裡,u的列向量為aat

的特徵向量,v的列向量為ata

的特徵向量。知道這一推論,我們在計算出特徵值之後就可以較為方便的求出矩陣的特徵向量

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[8] bhushan datta k. linear system theory and design, by chi‐tsong chen, oxford university press, new york, 1999, 334 pages, isbn 0‐19‐511777‐8[j]. international journal of robust & nonlinear control, 2015, 10(15):1360-1362.

相似對角化部分 

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qr分解部分 

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schur分解部分 

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奇異值分解部分 

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矩陣的分解

matlab中有這個恒等式 a triu a,1 tril a,1 diag diag a 將矩陣分解為乙個上三角陣 下三角陣和乙個對角陣。測試如下 format compact a 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a 1 2 3 4 5 6 7 8 9 u triu a,1 u 0 2 3 0...

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