矩陣的常用術語和操作

2022-08-15 15:15:11 字數 2802 閱讀 8421

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常用概念

(1)dimv:線性空間中,線性無關向量的最大個數(矩陣的秩)

(2)n(a):矩陣零空間:ax=0的x的解空間

(3)span:矩陣列空間

(4)奇異矩陣:矩陣的行列式為0

(5)det(a)=|a|:a的行列式的值

(6)tr(a):矩陣a的跡,對角線的值

\(tra=a_+a_+....a_\)

矩陣tr的性質:

(1) b1+b2+...+bn=tra

(2) b1b2...*bn=deta

其中:其中b1,b2,...,bn為矩陣a的特徵值

(7)diag:由r1,r2...rn組成的對角陣

(8)歐式空間:實數空間 u空間:包含複數的空間

轉置:歐式空間的轉置為t,u空間轉置為h

對稱矩陣:歐式空間中,$a^=a$為對稱矩陣,在u空間中表達為$a^=a$,稱為hermite陣

(9)奇異值:$a^a$的所有特徵值開根號,即為奇異值,應用在奇異值分解裡面

(10)

幾種不同的矩陣

奇異矩陣:矩陣的行列式為0

正交陣(u陣):$aa^=a^a=e$,即$a^=a^$

根據矩陣的乘法:$c_=\sum_^a_b_=\sum_^a_a_$(因為$b_=a_$)

根據上面可以得出,正交陣的性質:

(1)同行的乘積之和為1

(2)異行的乘積之和為0

對於歐式空間(實數空間)表示式:$q^q=i$

對於u空間(複數空間)表示式:$u^u=i$

任何乙個矩陣u相似於上三角陣$u^au=\begin\lambda_ & & & * \\ & \lambda_\\ & & ...\\ \\& & & \lambda_\end$對稱矩陣(hermite陣):$a^=a$

正規陣:$aa^=a^a$

正規陣的性質:u相似於對角形矩陣

對稱矩陣和正規陣的性質:

(1)不同特徵值的特徵向量相互正交

(2)可u對角化(只有正規陣才可u對角化)

因此u對角化的條件:正規陣

奇異矩陣,非奇異矩陣(滿秩矩陣)

奇異矩陣r(a)< n

正定陣f(x)是二次型矩陣,對於任意的x,都有

$f(x)=x^tax > 0$

則f成為正定二次型,a成為正定陣

半正定陣

$f(x)=x^tax >= 0$

一次線性方程

f(x)=\sum_{}b_x_=b^x
二次齊次方程(只有二次項)

f(x)=\sum_^\sum_^a_x_x_
二次方程的表示

f(x)=x^a+b^+c
其中第一項表示二次的項,第二項表示一次項,第三項表示常數項

方程的梯度計算的常用公式(通過求梯度就可以求得其全微分)

全微分的=梯度 x dx

eg:

dz=f_xdx+f_ydy=(f_x,f_y)^t(dx,dy)
一次微分: 雅克比行列式

二次微分: hessian 行列式

(1)相似對角化

表示式:

a=q^diag\q
條件(滿足乙個即可):

(1)a有n個線性無關的特徵向量

(2)$m_a(\lambda)$無重根

(3)求解過程

1)令$|a-\lambda|x=0$,求出特徵值和特徵向量$a_,a_,...a_$

2)$p=(a_,a_,...a_)$即為特徵矩陣

3)最後$a=p^ap$

(2)u對角化

表示式:

a=u^diag\u
條件(滿足乙個即可):

(1)a有n個線性無關的特徵向量

(2)$m_a(\lambda)$無重根

並且a是正規陣(包括對稱矩陣)

求解過程

1)令$|a-\lambda|x=0$,求出特徵值和特徵向量$a_,a_,...a_$

2)$p=(a_,a_,...a_)$即為特徵矩陣

3)將p化為simth標準型u

4)最後$a=u^au$

(3)二次型對角化

表示式:

b=diag\=c^tac
將矩陣a轉化為乙個對角形 (左邊乙個行變換,右邊乙個相同的列變化,轉化為對角形)

條件(滿足乙個即可):

(1)a為對稱矩陣

並且a是正規陣(包括對稱矩陣)

求解過程

3.1 u相似對互動即可

Eigen的常用矩陣型別和行列操作

eigen矩陣可以使用成員函式col int i row i 對矩陣的行列進行賦值,要注意的是左值和右值為同乙個矩陣中的塊時容易出現bug,盡量使用中間變數去避免這種情況,乙個示例如下 include includeusing namespace std int main eigen matrix3...

MATLAB 操作矩陣的常用函式

函式名 作用size x 用於求矩陣x的大小 sort x 可對x進行公升序排序,x為向量 陣列 矩陣等等 find x 用來返回向量或者矩陣中不為0的元素的索引 numl a 返回陣列a中元素的個數 ismember a,b 集合成員判斷b中成員和a成員是否相等,相等的位置用1,否則用0 find...

陣列和矩陣操作

建立陣列和矩陣 維度向量由dim 指定,例如,z是乙個由1500個元素組成的向量。下面的賦值語句 dim z c 3,5,100 使它具有dim屬性,並且將被當作乙個3x5x100 的陣列進行處理。c 3,5,100 就是他的維度向量。還可以用到像matrix 和array 這樣的函式來賦值。比如 ...