正交矩陣的保範性 正交變換不改變向量的長度 範數

2021-10-05 10:24:52 字數 799 閱讀 3334

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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