矩陣的特徵值和它的奇異值有什麼關係

2021-03-07 09:04:49 字數 4832 閱讀 1107

1樓:

首先特徵值只有方陣才有,奇異值只要是個矩陣就有。

所以你的問題要求同時兩者存在,那麼矩陣只可能是方陣了。

奇異值是也是按照特徵分解的思路,只不過分解的矩陣是 x『x 或者xx'

特徵分解告訴我們,如果方陣x能相似對角化

那麼 x=p*特徵值對角陣*p逆 p是特徵向量組成的方陣x『x = u*奇異值對角陣*v

所以對於一般的矩陣來說,特徵值兩者沒有什麼必然關係。

但對於特殊矩陣 比如實對稱陣,厄米特陣,

那麼x轉置的特徵分解 x』=p'逆*特徵值對角陣*p『 其中p是正交陣。

x』x= p'逆*特徵值對角陣*(p『*p)*特徵值對角陣*p逆 = p'逆*特徵值對角陣*特徵值對角陣*p逆

可以看出 此時u=p'逆 v=p逆 奇異值=特徵值的平方。

2樓:匿名使用者

設 a 是n階方陣,如果存在數m和非零n維列向量 x,使得 ax=mx 成立,則稱 m 是a的一個特徵值(characteristic value)或本徵值(eigenvalue)。非零n維列向量x稱為矩陣a的屬於(對應於)特徵值m的特徵向量或本徵向量,簡稱a的特徵向量或a的本徵向量。

2求矩陣特徵值的方法

ax=mx,等價於求m,使得(me-a)x=0,其中e是單位矩陣,0為零矩陣。

|me-a|=0,求得的m值即為a的特徵值。|me-a| 是一個n次多項式,它的全部根就是n階方陣a的全部特徵值,這些根有可能相重複,也有可能是複數。

如果n階矩陣a的全部特徵值為m1 m2 ... mn,則|a|=m1*m2*...*mn

同時矩陣a的跡是特徵值之和:tr(a)=m1+m2+m3+…+mn[1]

如果n階矩陣a滿足矩陣多項式方程g(a)=0, 則矩陣a的特徵值m一定滿足條件g(m)=0;特徵值m可以通過解方程g(m)=0求得。如果您覺得正確或者採納的話,麻煩給我好評哦,謝謝。

矩陣的奇異值與特徵值有什麼相似之處與區別之處?

3樓:匿名使用者

奇異值分

bai解包含了特徵值分解;特du徵值zhi分解屬奇異值分解中的特例dao;奇內異值分解適用範圍更廣,有

容的矩陣特徵向量線性相關,這些矩陣不可對角化,但可做奇異值分解。例如a=(1,1)

······(0,1)。

求得 λ1=1,λ2=1;因為特徵向量呈線性相關,p1=(1,0)^t,p2=(0,0)^t,所以矩陣a不可對角化,等式(p逆)ap=λ中,(p逆)不存在。但這矩陣可做奇異值分解,有 a=usv,s為奇異值。

u=(0.8507,0.5257)

······(0.5257,-0.8507)。

s=(1.618,0)

······(0,0.618)。

v=(0.5257,0.8507)

······(0.8507,-0.5257)。

此時奇異值s1=1.618、s2=0.618不同於上面λ1=1、λ2=1。並且可驗證: usⅴ=a。

4樓:ぁ尐熙

可以理解為奇異值是特徵值的推廣,對長方形或者正方形但不滿秩的矩陣,我們總可以求其奇異值。對於一般方陣兩者不一定有聯絡。對於對稱方陣,二者相等。

如何理解矩陣奇異值和特徵值?

5樓:

基本介紹

奇異值分解在某些方面與對稱矩陣或hermite矩陣基於特徵向量的對角化類似。然而這兩種矩陣分解儘管有其相關性,但還是有明顯的不同。對稱陣特徵向量分解的基礎是譜分析,而奇異值分解則是譜分析理論在任意矩陣上的推廣。

[1]編輯本段理論描述

假設m是一個m×n階矩陣,其中的元素全部屬於域 k,也就是 實數域或複數域。如此則存在一個分解使得

m = uσv*,

其中u是m×m階酉矩陣;σ是半正定m×n階對角矩陣;而v*,即v的共軛轉置,是n×n階酉矩陣。這樣的分解就稱作m的奇異值分解。σ對角線上的元素σi,i即為m的奇異值。

常見的做法是為了奇異值由大而小排列。如此σ便能由m唯一確定了。(雖然u和v仍然不能確定。)

直觀的解釋[2]

在矩陣m的奇異值分解中 m = uσv*

·v的列(columns)組成一套對m的正交"輸入"或"分析"的基向量。這些向量是m*m的特徵向量。

·u的列(columns)組成一套對m的正交"輸出"的基向量。這些向量是mm*的特徵向量。

·σ對角線上的元素是奇異值,可視為是在輸入與輸出間進行的標量的"膨脹控制"。這些是m*m及mm*的奇異值,並與u和v的行向量相對應。

奇異值和奇異向量, 以及他們與奇異值分解的關係

一個非負實數σ是m的一個奇異值僅當存在km 的單位向量u和kn的單位向量v如下 :

其中向量u 和v分別為σ的左奇異向量和右奇異向量。

對於任意的奇異值分解

矩陣σ的對角線上的元素等於m的奇異值. u和v的列分別是奇異值中的左、右奇異向量。因此,上述定理表明:

一個m × n的矩陣至少有一個最多有 p = min(m,n)個不同的奇異值。

總是可以找到在km 的一個正交基u,組成m的左奇異向量。

總是可以找到和kn的一個正交基v,組成m的右奇異向量。

如果一個奇異值中可以找到兩個左(或右)奇異向量是線性相關的,則稱為退化。

非退化的奇異值具有唯一的左、右奇異向量,取決於所乘的單位相位因子eiφ(根據實際訊號)。因此,如果m的所有奇異值都是非退化且非零,則它的奇異值分解是唯一的,因為u中的一列要乘以一個單位相位因子且同時v中相應的列也要乘以同一個相位因子。

根據定義,退化的奇異值具有不唯一的奇異向量。因為,如果u1和u2為奇異值σ的兩個左奇異向量,則兩個向量的任意規範線性組合也是奇異值σ一個左奇異向量,類似的,右奇異向量也具有相同的性質。因此,如果m 具有退化的奇異值,則它的奇異值分解是不唯一的。

與特徵值分解的聯絡

幾何意義

因為u 和v 向量都是單位化的向量, 我們知道u的列向量u1,...,um組成了km空間的一組標準正交基。同樣,v的列向量v1,...

,vn也組成了kn空間的一組標準正交基(根據向量空間的標準點積法則).

線性變換t: kn → km,把向量x變換為mx。考慮到這些標準正交基,這個變換描述起來就很簡單了:

t(vi) = σi ui, for i = 1,...,min(m,n), 其中σi 是對角陣σ中的第i個元素; 當i > min(m,n)時,t(vi) = 0。

這樣,svd理論的幾何意義就可以做如下的歸納:對於每一個線性對映t: kn → km,t把kn的第i個基向量對映為km的第i個基向量的非負倍數,然後將餘下的基向量對映為零向量。

對照這些基向量,對映t就可以表示為一個非負對角陣。

6樓:電燈劍客

你先講清楚你能理解到什麼程度,然後我再視情況幫你稍微加深一下理解。

矩陣的奇異值是個什麼概念? 50

7樓:宋語雙羨麗

1、什復麼是奇異矩陣

制?奇異矩陣是線性代數的概念

bai,就du是如果一個zhi矩陣對應的行列式等於dao0,則該矩陣稱為奇異矩陣。

2、如何判斷一個矩陣是否是奇異陣呢?

(1)看這個矩陣是不是方陣(即行數和列數相等的矩陣。若行數和列數不相等,那就談不上奇異矩陣和非奇異矩陣)。

(2)看此方陣的行列式|a|是否等於0,若等於0,稱矩陣a為奇異矩陣;若不等於0,稱矩陣a為非奇異矩陣。

(3)由|a|≠0可知矩陣a可逆,可以得出另外一個重要結論:逆矩陣就是非奇異矩陣,非奇異矩陣也是可逆矩陣。 如果a為奇異矩陣,則ax=0有無窮解,ax=b有無窮解或者無解。

如果a為非奇異矩陣,則ax=0有且只有唯一零解,ax=b有唯一解。

(4)如果a(n×n)為奇異矩陣<=>a的秩rank(a)

a滿秩,rank(a)=n.

3、奇異矩陣的特徵:

(1)一個方陣非奇異當且僅當它的行列式不為零。

(2)一個方陣非奇異當且僅當它代表的線性變換是個自同構。

(3)一個矩陣半正定當且僅當它的每個特徵值大於或等於零。

(4)一個矩陣正定當且僅當它的每個特徵值都大於零。

8樓:高中數學

1、什copy麼是奇異矩陣?

奇異矩陣是線性代數的bai概念,就是如果一du個矩陣對應的行列式等於zhi0,則該dao矩陣稱為奇異矩陣。

2、如何判斷一個矩陣是否是奇異陣呢?

(1)看這個矩陣是不是方陣(即行數和列數相等的矩陣。若行數和列數不相等,那就談不上奇異矩陣和非奇異矩陣)。

(2)看此方陣的行列式|a|是否等於0,若等於0,稱矩陣a為奇異矩陣;若不等於0,稱矩陣a為非奇異矩陣。

(3)由|a|≠0可知矩陣a可逆,可以得出另外一個重要結論:逆矩陣就是非奇異矩陣,非奇異矩陣也是可逆矩陣。 如果a為奇異矩陣,則ax=0有無窮解,ax=b有無窮解或者無解。

如果a為非奇異矩陣,則ax=0有且只有唯一零解,ax=b有唯一解。

(4)如果a(n×n)為奇異矩陣<=>a的秩rank(a) a滿秩,rank(a)=n.

3、奇異矩陣的特徵:

(1)一個方陣非奇異當且僅當它的行列式不為零。

(2)一個方陣非奇異當且僅當它代表的線性變換是個自同構。

(3)一個矩陣半正定當且僅當它的每個特徵值大於或等於零。

(4)一個矩陣正定當且僅當它的每個特徵值都大於零。

9樓:匿名使用者

奇異矩陣與矩陣的奇異值是兩個概念,奇異矩陣是行列式等於0的矩陣,代表矩陣中有相關的行或列;而矩陣的奇異值類似於特徵值,我理解的是代表矩陣的能量

10樓:匿名使用者

奇異值分解是線性代數中一種重要的矩陣分解,在訊號處理、統計學等領域有重要應用。 定義:設a為m*n階矩陣,的n個特徵值的非負平方根叫作a的奇異值。

什麼叫矩陣的特徵值什麼是矩陣的特徵值?

假設 a 是n階方陣,如果存在數m和非零n維列向量 x,使得 ax mx 成立,則稱 m 是矩陣a的一個特徵值。非零n維列向量x稱為矩陣a的屬於 對應於 特徵值m的特徵向量,簡稱a的特徵向量 參考內容 http baike.baidu.item 矩陣特徵值 8309765?fr aladdin 非零...

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注意復 a ta 的特徵值 可不等於a的特徵值的制平方哦 這是bai因為 a與a dut 儘管特徵值相同,但它們的特徵向量不zhi一定相 dao同 這可給出反例 a 1 1 2 4 tr 是 trace 跡 的縮寫 tr a ta aij 2 證明 將a表示成列向量的形式 a1,an 可得.tr a...

奇異值分解的範數,特徵值分解和奇異值分解的區別

1.矩陣範數 du的概念 設a cm n,定zhi 義一個實值函式 daoa 若滿專 足 1 非負性 屬 a 0,且 a 0當且僅當a 0 2 齊次性 aa a a a c 3 三角不等式 a b a b a,b cm n 4 相容性 ab a b 則稱 a 為a的矩陣範數。例1 設a aij n,...