特徵值與特徵向量幾何意義

2021-09-29 21:19:29 字數 1049 閱讀 8062

1.特徵值和特徵向量的幾何意義是什麼?

特徵向量的幾何意義:

特徵向量確實有很明確的幾何意義,矩陣(既然討論特徵向量的問題,當然是方陣,這裡不討論廣義特徵向量的概念,就是一般的特徵向量)乘以乙個向量的結果仍是同維數的乙個向量,因此,矩陣乘法對應了乙個變換,把乙個向量變成同維數的另乙個向量,那麼變換的效果是什麼呢?這當然與方陣的構造有密切關係,比如可以取適當的二維方陣,使得這個變換的效果就是將平面上的二維向量逆時針旋轉30度,這時我們可以問乙個問題,有沒有向量在這個變換下不改變方向呢?可以想 一下,除了零向量,沒有其他向量可以在平面上旋轉30度而不改變方向的,所以這個變換對應的矩陣(或者說這個變換自身)沒有特徵向量(注意:特徵向量不能是零向量),所以乙個變換的特徵向量是這樣一種向量,它經過這種特定的變換後保持方向不變,只是進行長度上的伸縮而已(再想想特徵向量的原始定義ax= cx,你就恍然大悟了,看到了嗎?cx是方陣a對向量x進行變換後的結果,但顯然cx和x的方向相同),而且x是特徵向量的話,ax也是特徵向量(a是標量且不為零),所以所謂的特徵向量不是乙個向量而是乙個向量族,另外,特徵值只不過反映了特徵向量在變換時的伸縮倍數而已,對乙個變換而言,特徵向量指明的方向才是很重要的,特徵值不是那麼重要,雖然我們求這兩個量時先求出特徵值,但特徵向量才是更本質的東西!

比如平面上的乙個變換,把乙個向量關於橫軸做映象對稱變換,即保持乙個向量的橫座標不變,但縱座標取相反數,把這個變換表示為矩陣就是[1 0;0 -1],其中分號表示換行,顯然[1 0;0 -1]*[a b]'=[a -b]',其中上標'表示取轉置,這正是我們想要的效果,那麼現在可以猜一下了,這個矩陣的特徵向量是什麼?想想什麼向量在這個變換下保持方向不變,顯然,橫軸上的向量在這個變換下保持方向不變(記住這個變換是映象對稱變換,那鏡子表面上(橫軸上)的向量當然不會變化),所以可以直接猜測其特徵向量是 [a 0]'(a不為0),還有其他的嗎?有,那就是縱軸上的向量,這時經過變換後,其方向反向,但仍在同一條軸上,所以也被認為是方向沒有變化,所以[0 b]'(b不為0)也是其特徵向量,去求求矩陣[1 0;0 -1]的特徵向量就知道對不對了!

對於理解了特徵值和特徵向量後,才會對機器學習學習演算法裡的應用有更加深刻的認識。比如pca ,svd,影象伸縮變換等

特徵值和特徵向量的幾何意義 計算及其性質

特徵值和特徵向量確實有很明確的幾何意義,矩陣 既然討論特徵向量的問題,當然是方陣,這裡不討論廣義特徵向量的概念,就是一般的特徵向量 乘以乙個向量的結果仍是同維數的乙個向量。因此,矩陣乘法對應了乙個變換,把乙個向量變成同維數的另乙個向量。那麼變換的效果是什麼呢?這當然與方陣的構造有密切的關係,比如可以...

特徵向量的幾何意義

長時間以來一直不了解矩陣的特徵值和特徵向量到底有何意義 估計很多兄弟有同樣感受 知道它的數學公式,但卻找不出它的幾何含義,教科書裡沒有真正地把這一概念從各種角度例項化地進行講解,只是一天到晚地列公式玩理論 有個屁用啊。根據特徵向量數學公式定義,矩陣乘以乙個向量的結果仍是同維數的乙個向量,因此,矩陣乘...

特徵向量的幾何意義

摘自 線性代數的幾何意義 我們知道,矩陣乘法對應了乙個變換,是把任意乙個向量變成另乙個方向或長度都大多不同的新向量。在這個變換的過程中,原向量主要發生旋轉 伸縮的變化。如果矩陣對某乙個向量或某些向量只發生伸縮變換,不對這些向量產生旋轉的效果,那麼這些向量就稱為這個矩陣的特徵向量,伸縮的比例就是特徵值...