在推導使用svd分解解方程時,用到了正交矩陣的保範性這一性質。
1、正交矩陣定義a
⊺\mathbf^\intercal
a⊺a=aa
⊺\mathbf^\intercal
a⊺=e
2、正交矩陣的保範性
正交矩陣對向量進行正交變換,且正交變換不改變向量的長度(範數):
設x的正交變換為ax,則ax的範數為:
由此可見ax的範數與x的範數相等。
3、svd求解方程中的應用
a的svd分解:a=udvt (t代表轉置)
其中,u,v為正交矩陣。
(1)、用奇異值解超定方程ax=b時,會用到求||ax-b||最小值,||ax-b||=||udvtx-b||
接下來,||udvt-b||=||dvtx-utb||
上式正是應用了正交變換的保範性質
將向量udvt-b左乘正交矩陣ut。
(2)、約束條件||x||=1的條件下,求使||ax||最小的x。
設a=udvt ,那麼問題變成求||udvtx||的最小值。
由正交矩陣的保範性:
||udvtx||=||dvtx|| ,||x|| = ||vtx||
問題變成在約束條件iivtxll=1下,求||dvtx||的最小值。
令y=vtx,則問題簡化為
約束條件||y||=1下,求||dy||的最小值
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