矩阵分析与计算学习记录-矩阵分解

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本章重点内容:

满秩分解:存在性、方法

三角分解:Doolittle分解、两种求解方法、cholesky分解

QR分解:定义、Householder变换、Givens变换、Schmidt正交化方法求QR分解、上Hessenberg矩阵

奇异值分解

1 满秩分解

1.1满秩分解的基本概念和存在性

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1.2 满秩分解的方法

下面看个例子,对矩阵进行满秩分解

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1.3 其他定理

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2 矩阵三角分解(LU分解)

矩阵的三角分解是最基本的一种矩阵分解,它是将一个矩阵分解成一个下三角矩阵L和一个上三角矩阵U的乘积. 矩阵的三角分解是最基本的一种矩阵分解,它是将一个矩阵分解成一个下三角矩阵L和一个上三角矩阵U的乘积.

 2.1 上三角矩阵和下三角矩阵

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  • 三角分解是方阵A的分解 
  • 如果主对角线上的元素都是1,存在单位下三角矩阵和单位上三角矩阵。

 

 2.2 LU分解、LDU分解、Doolittle分解、Crout分解

givens变换,矩阵分析与计算,矩阵,学习,线性代数 从Doolittle分解可以求出LDU分解和Crout分解

2.2.1 LU分解不唯一性

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2.2.2 LDU分解 

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2.2.3 Doolittle分解及两种求解方法

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可以只研究Doolittle分解

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求Doolittle分解的两种方法 

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 2.2.4 选列主元的Doolittle分解

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下面看一道例题

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2.3 Cholesky分解

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 2.3.1 Cholesky分解方法

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2.3.2 改进的Cholesky分解方法 

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3 QR分解

3.1 QR分解的定义

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 条件数变化问题

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 解决办法

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 QR分解

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QR(正交三角)分解法是求一般矩阵全部特征值的最有效并广泛应用的方法,一般矩阵先经过正交相似变化成为Hessenberg矩阵,然后再应用QR方法求特征值和特征向量。它是将矩阵分解成一个正规正交矩阵Q与上三角形矩阵R,所以称为QR分解法,与此正规正交矩阵的通用符号Q有关。

如果实(复)非奇异矩阵A能够化成正交(酉)矩阵Q与实(复)非奇异上三角矩阵R的乘积,即A=QR,则称其为A的QR分解。

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3.2 Householder变换

3.2.1 几何观点

 矩阵消元的几何观点

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 镜面反射

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 3.2.2 Householder矩阵

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 w是单位列向量是指模长为1

 3.2.3 Householder矩阵的性质

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 三个定理givens变换,矩阵分析与计算,矩阵,学习,线性代数

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 3.2.4 Househloder变换的例题

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 3.2.5 用HouseHolder变换进行QR分解

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  有时候会有些规定,故进行QR矩阵的转换givens变换,矩阵分析与计算,矩阵,学习,线性代数

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 3.3 Givens变换

 3.3.1 Givens旋转定义

 初等旋转变换或者说是吉文斯(Givens)变换是一种正交变换,经过多次吉文斯(Givens)变换可以把矩阵转换成上三角形式,是一种常用的QR分解方式。

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 3.3.2 性质

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 3.3.3 应用

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 3.3.4 Givens变换的例题

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 3.3.5 用Givens变换进行QR分解

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3.4 施密特进行QR分解

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3.5 上Hessenberg矩阵

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 3.5.1 用Householder变换为Hessenberg矩阵

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  3.5.2 用Givens变换为Hessenberg矩阵

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 4 矩阵的奇异值分解

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 4.1 奇异值分解定理

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4.2 求奇异值分解 

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 满奇异值分解

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4.3 奇异值分解讨论矩阵的性质

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