譜半徑和範數等價 矩陣範數

2021-10-13 11:18:00 字數 1095 閱讀 6208

定義:對於任意矩陣a,都有乙個確定的實數

非負性:除了零矩陣,其他任意矩陣的

齊次性:對任意矩陣a和實數k,都有:

三角不等性:對於任意兩個矩陣,都有:

乘法不等性:對於任意兩個矩陣,都有:

說明:任意矩陣都有範數,長方形、正方形、零值、復值矩陣都有範數!但都要滿足上面4條。

常用的矩陣範數

下面常用的矩陣範數有3種,下面直接給出定義:

(1)無窮範數/行範數:各行絕對值求和,取最大那個

(2)1範數/列範數:各列絕對值求和,取最大那個

(3)2範數:與轉置陣相乘後,取最大特徵值的開根號

其中表示

的最大特徵值;我們知道:乙個矩陣的轉置與它自己想乘,就會得到乙個對稱正定陣!並且對稱正定陣的特徵值都是非負的!所以2範數根號裡的東西不可能是負數,2範數的結果也不可能是複數,故仍滿足上面的4個條件。

注意:矩陣x哪怕只是個行向量或列向量,所有的範數它也是擁有的!

最後對範數的說明:對於矩陣而言沒必要考慮範數的區別,因為有限維空間的範數都等價(minkowski定理)。後面要根據範數做判斷時,既然範數沒區別,那麼意思就是各種範數都要滿足條件。

譜半徑譜半徑只針對"方陣"而言!設

為n階方陣a的全部特徵值。則稱:

為方陣a的譜半徑,含義為:絕對值最大的那個特徵值(方陣自己的特徵值是可以有正有負的)。

注意:方陣a的譜半徑不超過其任何一種範數!即:

補充1上述各種範數,對應matlab中的函式是norm,已親測norm函式和上文說的內容是一致的。

給乙個2範數的例子:(轉置*原矩陣)的最大特徵的開根號

clear ; clc

a = [1 3 9;2 8 -3;2 0 1];

[x y] = eig(a'*a); % y矩陣的對角元素是特徵值

% 最大特徵值開根號:

% 手動實現f2_sd

f2_sd = sqrt( max( diag(y) ) )

% 自帶函式f2_sd, 預設也是2範數

f2_zd = norm(a,2)

結果:一致

f2_sd =

9.6142

f2_zd =

9.6142

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