矩阵分解_满秩分解、三角分解、QR分解、奇异值分解
矩阵的因子分解
- 满秩分解
- 分解方法
- 满秩分解例题
- 三角分解(LU分解)
- 分解方法
- 三角分解例题
- LDU分解
- 分解方法
- LDU分解例题
- 正交三角分解(QR分解)
- 分解方法
- QR分解例题
- 奇异值分解(SVD分解)
- 分解方法
- 奇异值分解例题
满秩分解
设m * n矩阵A的秩 r>0 ,存在m * r矩阵B和r * n矩阵C使
A= B*C
其中rank(B) = rank© = r,B是列满秩矩阵,C是行满秩分解
分解方法
分解方法:设A=[α1,α2,…αn] , B=[β1,β2,…βn] , βi线性无关
A=BC
取βi为α1,α2,…αn的一个极大线性无关组,B是A的列向量组的一个极大线性无关组,C是用该线性无关组去表示A时的系数(简单解释,C是A进行初等行变换后的不全为0的前r行)
满秩分解例题
三角分解(LU分解)
设A是n阶非奇异矩阵,则存在唯一的单位下三角L和上三角矩阵U,使A = L*U
分解的前提(1)矩阵是方阵
(2)矩阵可逆,即该矩阵是满秩矩阵,每一行都是独立向量(3)消元过程中没有0主元出现,即消元过程中不能出现行交换的初等交换
分解方法
将待分解的A与单位矩阵I同时进行行变换,只加减不交换,直到A被化简为下三角矩阵,此时该矩阵为U,化简后的I为上三角矩阵,该矩阵的逆矩阵为L
三角分解例题
LDU分解
A是n阶非奇异矩阵,则存在唯一的单位下三角矩阵L,对角矩阵D=diag(d1,d2…dn)和单位上三角矩阵U,使A=LDU
分解方法
LU分解完,把U矩阵分解为对角阵和单位上三角矩阵的乘积,把U矩阵的对角线元素拿出来就是对角阵。单位上三角矩阵是将U对角线写成1,同时每行除以该行对应的对角线元素(被拿出去的数)
LDU分解例题
正交三角分解(QR分解)
A是n阶非奇异实(复)矩阵,存在正交(酉)矩阵Q和非奇异实(复)上三角矩阵R,使A = Q*R
A进行QR分解的条件是:A的各个列向量是线性无关的
分解方法
A是满秩矩阵,将A按列分块为A=[α1,α2,…αn],则α1,α2,…αn线性无关
(1)将α1,α2,…αn施密特正交化
β1 = α1
β2 = α2 - [(β1,α2)/(β1,β1)]*β1
β3 = α3 - [(β1,α3)/(β1,β1)]*β1 - [(β2,α3)/(β2,β2)]*β2
…
(2)将β1、β2、β3…βn单位化
q1 = β1 / ||β1||
q2 = β2 / ||β2||
q3 = β3 / ||β3||
…
(3)
Q = [q1,q2,q3…qn]
R=( ∣ ∣ β 1 ∣ ∣ [ ( β 1 , α 2 ) / ( β 1 , β 1 ) ] ∗ ∣ ∣ β 1 ∣ ∣ [ ( β 1 , α 3 ) / ( β 1 , β 1 ) ] ∗ ∣ ∣ β 1 ∣ ∣ . . . [ ( β 1 , α n ) / ( β 1 , β 1 ) ] ∗ ∣ ∣ β 1 ∣ ∣ 0 ∣ ∣ β 2 ∣ ∣ [ ( β 2 , α 2 ) / ( β 2 , β 2 ) ] ∗ ∣ ∣ β 2 ∣ ∣ . . . [ ( β 2 , α n ) / ( β 2 , β 2 ) ] ∗ ∣ ∣ β 2 ∣ ∣ 0 0 ∣ ∣ β 3 ∣ ∣ . . . [ ( β 3 , α 2 ) / ( β 3 , β 3 ) ] ∗ ∣ ∣ β 3 ∣ ∣ 0 0 0... ∣ ∣ β n ∣ ∣ \begin{matrix} ||β1||& [(β1,α2)/(β1,β1)]*||β1||& [(β1,α3)/(β1,β1)]*||β1||...& [(β1,αn)/(β1,β1)]*||β1||\\ 0&||β2||& [(β2,α2)/(β2,β2)]*||β2||...&[(β2,αn)/(β2,β2)]*||β2||\\ 0&0&||β3||...&[(β3,α2)/(β3,β3)]*||β3||\\ 0&0&0...&||βn||\\\end{matrix} ∣∣β1∣∣000[(β1,α2)/(β1,β1)]∗∣∣β1∣∣∣∣β2∣∣00[(β1,α3)/(β1,β1)]∗∣∣β1∣∣...[(β2,α2)/(β2,β2)]∗∣∣β2∣∣...∣∣β3∣∣...0...[(β1,αn)/(β1,β1)]∗∣∣β1∣∣[(β2,αn)/(β2,β2)]∗∣∣β2∣∣[(β3,α2)/(β3,β3)]∗∣∣β3∣∣∣∣βn∣∣)
QR分解例题
奇异值分解(SVD分解)
A是m*n矩阵,且rank(A) = r,则存在m阶酉矩阵V和n阶酉矩阵U,使
VHAU = ( Σ 0 0 0 \begin{matrix} \Sigma&0\\ 0&0\\\end{matrix} Σ000)
其中Σ = diag(σ1,σ2,σ3…σr) , σi为A的正奇异值,且σ1>=σ2>=σ3>=…σr>0
分解方法
(1)由特征多项式|λE - AHA|求得特征值λ1>=λ2>=…λn(务必从大到小排列)及每个特征值对应的特征向量(α1,α2,…αn)
(2)对特征向量进行施密特正交化和单位化,得正交向量组
V=(V1,V2,V3…Vn)
(3)对非零特征值λ1,λ2,…λn对应的奇异值σ1,σ2,σ3…σr有
Ui=1/σi * A * Vi,得到r个列向量,剩余的Ur+1…Un通过UiTx=0求得(Ui必须是标准正交的)
得 A = U * Σ * VH
奇异值分解例题
矩阵分解_满秩分解、三角分解、QR分解、奇异值分解相关推荐
- 求解矩阵A的满秩分解的一般方法
什么是满秩分解? A是一个m*n大小的矩阵,若存在列满纸矩阵F和行满秩矩阵G使得 A=FG 则称矩阵A有满秩分解,等式A=FG称为A的满秩分解. 1,求A的Hermite标准形: 2,设H中单位子矩阵 ...
- 矩阵的QR分解c语言编程,[矩阵的QR分解系列五] Eigen中的QR分解
之前介绍的矩阵的三角分解系列介绍了利用矩阵初等变换解决了矩阵三角化问题以及具体的三角分解.但是以初等变换工具的三角分解方法并不能消除病态线性方程组不稳定问题,而且有时候对于可逆矩阵有可能也不存在三角分 ...
- 矩阵分解——QR分解
文章目录 满秩方阵的QR分解 矩阵QR分解例题 列满秩矩阵的QR分解 满秩方阵的QR分解 可以看到,该证明过程是构造性的,即通过构造出了 Q Q Q, R R R的方式,证明了QR分解的存在性,不仅证 ...
- crout分解计算例题_矩阵与数值计算(2)——矩阵三角分解LU、PALU、Cholesky三角分解、QR分解...
前言 矩阵分解是设计算法的主要技巧,通过分解可以将复杂问题转化为几个简单问题求解,通常完成这一转化任务的主要技巧就是矩阵分解.例如,我们知道上三角矩阵和下三角矩阵是容易求解的,或者对角矩阵是最理想的求 ...
- 解方程AX=b与矩阵分解:奇异值分解(SVD分解) 特征值分解 QR分解 三角分解 LLT分解
文章目录 1. 前言 2. LU三角分解 3. Cholesky分解 - LDLT分解 4. Cholesky分解 - LLT分解 5. QR分解 6. 奇异值分解 7. 特征值分解 1. 前言 本博 ...
- 三角分解、满秩分解、Schur分解与奇异值分解一网打尽
文章目录 前言 一.三角分解 二.满秩分解 三.Schur分解 1.UR分解 2.QR分解 四.奇异值分解(SVD) 总结 前言 本文的主要内容是三角分解.满秩分解.Schur分解与奇异值分解的简单介 ...
- 视觉SLAM中的数学——解方程AX=b与矩阵分解:奇异值分解(SVD分解) 特征值分解 QR分解 三角分解 LLT分解
前言 本博客主要介绍在SLAM问题中常常出现的一些线性代数相关的知识,重点是如何采用矩阵分解的方法,求解线性方程组AX=B.主要参考了<计算机视觉--算法与应用>附录A以及Eigen库的方 ...
- 人工智能里的数学修炼 | 矩阵的花样分解:特征值分解(EVD)、相似对角化、QR分解、Schur分解、奇异值分解(SVD)的概念纠缠与详解
前言 在高等代数里,矩阵分解是一个十分基础与重要的内容,任何一个学校对于理工科的研究生教育都会开设相应的课程,如:矩阵分析.矩阵论.线性系统等.看了不少社区的问答.笔记和博客,在它们的基础上加入一些自 ...
- [矩阵的QR分解系列四] QR(正交三角)分解
QR分解 简介 QR分解 定义 存在和唯一性 存在性证明 唯一性证明 分解方法 施密特(Schmidt)方法 吉文斯(Givens)方法 豪斯霍尔德(Householder)方法 例子 施密特(Sch ...
最新文章
- Python ATM
- SAP MM UB类型STO不能转供应商寄售库存?
- Throwable.异常
- 聊聊flink的ConnectionManager
- 前端性能调优之Yahoo--23条
- 2021-06-11 pytorch基本语法
- jvm默认垃圾收集器
- java虚拟机的内存模型_JVM(Java虚拟机)内存模型(转载/整理)
- 《飞鸽传书2007怎么用》这种即时通讯技术已开始普及
- CityMaker SDK与三维GIS城市
- c++第五版练习10.14 10.15
- php 生成会员卡号,PHP实现生成唯一会员卡号
- linux用mame玩游戏,Ubuntu下用xmame玩街机游戏
- ewebeditor网页文本编辑器、图片回显、弹窗自动关闭并刷新父页面
- 网吧服务器磁盘性能,网吧游戏服务端显示磁盘已满怎么解决
- 【win 10系统激活】
- 语法长难句——并列句
- 解析程序包出现问题(更新下载apk)
- 无心剑汉英双语诗003. 《书海》
- 高考还有几天c语言作业,高考考几天