矩阵分析之 实矩阵分解(5)总结
- 前言
- 特征分解(谱分解)
- SVD分解
- LU和PLU分解
- Cholesky分解(LLT,LDLT分解)
- 满秩分解
- QR分解
- 使用场景推荐
前言
之前的四篇内容分别介绍了特征分解,SVD分解,LU和PLU分解,Cholesky分解,满秩分解和QR分解,现在来进行总结。
特征分解(谱分解)
对于n阶方阵A,如果具有n个线性无关的特征向量,则可以进行特征分解:
A
=
P
Λ
P
−
1
A=P\Lambda P^{-1}
A=PΛP−1
其中,
P
P
P是
A
A
A的特征向量组成的矩阵,
Λ
\Lambda
Λ是
P
P
P对应的特征值对角矩阵。
特征分解的速度一般,精度一般。当特征值固定从大到小排列时,分解结果唯一。
SVD分解
对于任意矩阵
A
∈
R
m
×
n
A\in R^{m\times n}
A∈Rm×n,都可以进行SVD奇异值分解:
A
=
U
Σ
V
T
A=U\Sigma V^T
A=UΣVT
其中,
U
∈
R
m
×
m
U\in R^{m\times m}
U∈Rm×m是
A
A
T
AA^T
AAT的正交对角化的正交矩阵,
V
∈
R
n
×
n
V\in R^{n\times n}
V∈Rn×n是
A
A
T
AA^T
AAT是
A
T
A
A^TA
ATA的正交对角化的正交矩阵,
Σ
∈
R
m
×
n
=
[
d
i
a
g
{
λ
A
T
A
}
0
]
,
m
>
n
;
Σ
∈
R
m
×
n
=
[
d
i
a
g
{
λ
A
A
T
}
0
]
,
m
<
n
\Sigma\in R^{m\times n}=\begin{bmatrix} diag\{\sqrt\lambda_{A^TA}\} \\ 0 \end{bmatrix},m>n;\Sigma\in R^{m\times n}=\begin{bmatrix} diag\{\sqrt\lambda_{AA^T}\} \quad 0 \end{bmatrix},mn;Σ∈Rm×n=[diag{λ
AAT}0],m
