第三課 矩陣和線性代數

2022-06-12 09:09:11 字數 2554 閱讀 6910

svd 奇異值分解

amxn

= umxm

∑mxn vnxn

奇異值分解(singular value decompositionm,簡稱svd)是在機器學習領域應用較為廣泛的演算法之一,也是學習機器學習演算法繞不開的基石之一。

奇異值分解(svd)通俗一點講就是將乙個線性變換分解為兩個線性變換,乙個線性變換代表旋轉,乙個線性變換代表拉伸。

注:svd是將乙個矩陣分解成兩個正交矩陣和乙個對角矩陣,我們知道正交矩陣對應的變換是旋轉變換,對角矩陣對應的變換是伸縮變換。

一、線性代數

定義:

方陣的行列式

1>1階方陣的行列式為該元素本身

2>n階方陣的行列式等於它的任一行(或列)的各元素與其對應的代數余子式乘積之和

方陣的行列式

1>1x1的方陣,其行列式等於該元素本身

2>2x2的方陣,其行列式用主對角線元素乘積減去次對角線元素的乘積

3>3x3的方陣

代數余子式

在n階行列式中,把(i,j)元素aij所在的第i行和第i列劃去後,留下來的n-1階行列式叫做元素aij的余子式,記作mij

代數余子式:

伴隨矩陣

對於nxn方陣的任意元素a

ij都有各自的代數余子式,aij = (-1)i+jmij,

逆矩陣

設a是乙個n階矩陣,若存在另乙個n階矩陣b,使得: ab=ba=e,則稱方陣a可逆,並稱方陣b是a的逆矩陣

矩陣的乘法

矩陣的乘法就是矩陣a的第一行乘以矩陣b的第一列,各個元素對應相乘然後求和作為第一元素的值。

矩陣只有當左邊矩陣的列數等於右邊矩陣的行數時,它們才可以相乘,乘積矩陣的行數等於左邊矩陣的行數,乘積矩陣的列數等於右邊矩陣的列數 。

擴充套件:矩陣模型

矩陣和向量的乘法

a為mxn的矩陣,x為nx1的列向量,則ax為mx1的列向量

矩陣的秩

係數矩陣

正交陣

若n階矩陣a滿足ata = i,稱a為正交矩陣,簡稱正交陣

a是正交陣的充要條件:

a的列(行)向量都是單位向量,且兩兩正交

a是正交陣,x為向量,則ax稱為正交變換。

正交變換不改變向量長度

二、特徵值和特徵向量

a是n階矩陣,若數λ和n維非0列向量x滿足ax= λx,那麼,

數λ稱為a的特徵值,x稱為a的對應於特徵值λ的特徵向量

拓展

設a為n階對稱陣,則必有正交陣p,使得p-1

ap = p

tap = λ

1>λ是以a的n個特徵值為對角元的對角陣

2>該變換稱為"合同變換",a和λ互為合同矩陣

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