矩阵的奇异值

时间:2023-07-04 23:50:20编辑:莆田seo君

以下是我的个人观点:

1、奇异值不一定等于特征值(重要)

奇异值首先肯定都是非负实数,而特征值没有任何符号限制,可以为负或者正,所以两者不相等。

2、总体上,奇异值的几何意义更为直观

奇异值和特征值都有其自身的几何意义如下。

特征值

:表示存在某个向量x,使得矩阵A对应的线性变换作用于向量x时,等价于对该向量做了比例系数为的伸缩变换(Ax=x),但是这样的解释并不够直观,而且在很多情况下这样的解释并没有实质性的帮助理解的作用,因为我们根本不知道为什么会存在这样的向量x以及这样的向量意味着什么。

奇异值

:相比之下,奇异值的几何意义非常直观,矩阵A的奇异值对应于A的列向量在最为significant的subspace上的分布。例如如果A的列向量近似分布于一条直线上,那么第一个奇异值就比较大,而后续的奇异值就较小,利用这一点我们可以直观的理解A的列向量的空间分布情况,通过分析数值较大的奇异值有多少个即可。奇异值分解其实很像最小二乘法。

3、奇异值和特征值的关系

1.对于一个矩阵,其奇异值的平方和对应的特征值相等。对于,显然,所以上述说法成立。是半正定的,所以特征值必须大于等于0。2.对于一个矩阵,其奇异值和本身的特征值没有什么关系。因为虽然半正定,但不一定是实对称矩阵,因此其本身的特征值甚至可能是复数,和其自身的奇异值的关系就不一定了。而且,即便本身是实对称矩阵,其特征值也可能是负的,不保证和奇异值相等。

4、何时奇异值和特征值相等

如果矩阵本身的特征值均为实数,并且均为非负实数,并且这种矩阵可以做chelosky分解,即可以分解成的形式,从而保证了半正定性。为什么就一定相等。,,分别用两个表达式计算分别是和,由于的特征值分解唯一(唯一是从特征向量空间张成的角度说的唯一,并不是数值上的唯一),因此,由于的对角元素均为非负实数,因此,同样可知,因此特征值分解和奇异值分解相同。

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