矩陣第二章總結筆記

2021-07-26 00:09:30 字數 1973 閱讀 3805

第二章:

目標:學習向量範數、矩陣範數、運算元範數的概念、性質與計算

一、向量範數

向量範數

判定條件:正定性、齊次性、三角不等式(兩邊之和大於第三邊)

性 質:0範數為

0;三角不等式

(兩邊之差小於第三邊)

holder範數,也即

p範數(

p>=1)。p

範數包括向量

1範數、向量

2範數、向量無窮範數

holder不等式:

不同範數的等價性(夾逼定理)。vn(p)上的任意兩個向量範數均等價。

向量範數推廣到連續,向量範數的收斂性。

二、矩陣範數

矩陣範數判定條件:正定性、齊次性、三角不等式(兩邊之和大於第三邊),則稱對映為p(m*n)上的矩陣範數。

矩陣1範數、矩陣

2範數(

f範數)、矩陣無窮範數公式。

不同範數滿足公式則互相容,同一種範數滿足公式則自相容。

證明矩陣1範數、矩陣

2範數(

f範數),

g範數,

a範數是相容的,通過柯西不等式,放**(因子放大提取,乘積放大提取,整列放大提取等),圍繞著目標不等式進行放大。

證明矩陣無窮不是自相容的。

矩陣2範數(

f範數)的重要性質:

1)酉不變性  2)

2範數與跡

tr(a^h*a)

的關係  

3)矩陣

2範數與列向量的求和關係

三、運算元範數

通過該公式證明矩陣1範數、矩陣

2範數(

f範數)分別與向量

1範數、向量

2範數相容。

運算元範數定義公式:

該定理本質上是通過向量範數推出矩陣範數,因此定理的證明是利用向量範數的判決條件來證明的。

性質:運算元範數本質上是矩陣範數,只不過是最小的(自相容)矩陣範數。運算元範數之間是自相容的。

對於給定的(自相容)矩陣範數,通過上述公式,找出對應的向量範數。通過矩陣範數來表徵向量範數,因此,證明該向量範數的存在仍通過矩陣範數的判決來證。

和運算元範數定義證明剛好相反。

性質:矩陣a的特徵值小於相容的矩陣範數。(在特徵值估計時經常用到)。

計算:1)運算元

1範數公式,被稱為極大列和範數。

2)運算元無窮範數公式,被稱為極大行和範數。

二者證明採用夾逼法則。

3)運算元2範數(譜範數)

矩陣最大特徵值的絕對值是矩陣a的譜半徑。運算元

2範數是

r(a^h*a)

的開根號。

a的正奇異值是

(a^h*a)

的特徵值的模。

性質:1. 矩陣a的

h、t、共軛的運算元

2範數都相同(因為

a*a^h

和a^h*a

特徵值相同)

2. 運算元

2範數與譜半徑的關係

3. 運算元

2範數的酉不變性。

4. 運算元

2範數的約束極值問題、和其它

2範數的關係,如下圖。

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