大數據的矩陣計算基礎(一)


矩陣

矩陣的概念:由m*n個aij(i=1,2,3,4...;j=1,2,3,4...)排成的有序列表。

可寫成:

當m=n時,稱矩陣A為n階方陣。其中,從左上到右下的對角線稱為主對角線,從右上到左下的對角線我們稱為對角線

矩陣的類型介紹:

單位矩陣:主對角線上全為1,其他位置全是0的方陣稱為單位矩陣,記為I或E。

負矩陣:對於矩陣Amxn=(aij)mxn,將矩陣A的各個元素都取相反數得到的矩陣稱為矩陣A的負矩陣。

上三角陣         下三角陣

對角方陣:既是上三角陣,又是下三角陣(即只有對角線不為0,其余部分均為0的矩陣)稱為對角方陣或對角矩陣。

數量矩陣:所有對角元aii均相等的矩陣稱為數量矩陣。對角元的和∑aii稱為方陣A的,記為trA。

零矩陣:所有元素全為0的矩陣稱為零矩陣。不同階數的零矩陣並不相等。

矩陣的運算:

加法:Amxn+Bmxn=(aij+bij

減法:Amxn-Bmxn=(aij-bij

數乘:k*A=(kaij

交換律:A+B=B+A

結合律:(A+B)+C=A+(B+C)

零矩陣相關:A+0=A;A-A=0

1*A=A;0*A=0

結合率:(KI)A=K(IA)

分配率:(K+I)A=KA+IA;K(A+B)=KA+KB

乘法:若Cmxp=AmxnxBnxp,則有Cij=ai1b1j+ai2b2j+ai3b3j+...+aisbsj

如:。1x7+0x5+0x3+1x2+0x1=9.

*兩個矩陣相乘中:A的列數一定要與B的行數相等

由AB=0並不能推斷出其中一個矩陣為零矩陣;由AB=AC也不能推斷出B=C。

矩陣乘法運算律:

(AB)C=A(BC)

A(B+C)=AB+AC

(A+B)C=AC+AB

k(AB)=kAB=A(kB)

AI=IA=A

A0=0

若A是n階方陣,則有:ApAq=Apq;(Ap)q=Aqp

當AB=BA時,有:(AB)k=AkBk

矩陣的轉置:Amxn=(aijmxn,則AmxnT=Bmxn(ajimxn

轉置的運算:(ATT=A

(A+B)T=AT+BT

(λA)T=λAT

(AB)T=BTAT;(ABC)T=CTBTAT

對稱矩陣:若A=AT,則稱A為對稱矩陣

斜對稱矩陣:若A=-AT,則稱A為斜對稱矩陣

可逆矩陣:若對於方陣A,有方陣B使得AB=BA=I,則稱A為可逆矩陣,矩陣B稱為矩陣A的逆,記為B=A-1

若A是可逆矩陣,則A的逆是唯一的。

若A、B可逆,則A-1,AB,AT,kA也是可逆的。

若A為可逆矩陣,等價於下面任一條件:

1、存在矩陣B使得AB=I

2、A的行向量組線性無關

3、存在矩陣B使得BA=I

4、A的列向量組線性無關

分塊矩陣一般將矩陣分為四塊,分塊矩陣的乘法與矩陣的乘法運算相同。

分塊矩陣的轉置:若A=,則AT=

二階行列式:

二元一次方程組的解為

可將其簡化記憶為:

其中:

則有x1=D1/D,x2=D2/D

二階行列式記為。其結果為主對角線減去次對角線的值。

三階行列式也遵循對角線原則,如圖:。即=a11a22a33+a12a23a31+a13a21a32-a31a22a13-a21a12a33-a23a32a11

對角矩陣的行列式等於對角線的乘積。

上三角矩陣行列式=下三角矩陣行列式=對角線乘積

行列式的性質

1、單位矩陣的行列式等於1 ;

2、如果將行列式兩行(或列)互換,則行列式的值改變符號;

3、行列式一行(或一列)的公因子可以提到行列式的外面;

4、若某行為0,或者兩行相同或成比列,則行列式的值為0;

5、若行列式的某一行(或列)的元素都是兩個數之和,則這個行列式是對應兩個行列式的和;

6、detA=detAT,detA表示A的行列式。

7、det(AB)=detAdetB

8、det(A-1)=a/detA

 


免責聲明!

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用,本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益,請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。



 
粵ICP備18138465號   © 2018-2025 CODEPRJ.COM