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温故知新:矩阵论

标准正交向量(Orthonormal Vector):

        设q表示标准正交向量(Orthonormal Vector),有q1,q2,q3,...,qn则满足以下特征:

        当i=j时表示该向量长度为1,当i≠j时,表示向量两两不正交。

标准正交阵(Orthonormal Matrix):

        设Q为Q=[q1,q2,q3,...,qn],其中q1到qn相互均为标准正交向量,则称Q为标准正交矩阵(Orthonormal Matrix)。其满足以下特征:

当矩阵Q为方阵时,由于其正交性,可知矩阵Q为可逆的,并且Q^T*Q=I,所以有Q^T=Q^(-1)。

QR分解:

        A = QR其中A为非奇异(满秩)矩阵,Q为标准正交阵,R为上三角矩阵。QA分解就是将一个n阶非奇异矩阵分解为正交阵和非奇异上三角阵乘积的方法,常用于求解A的特征值,A的逆和最小二乘问题。

步骤:

  1. 逐一列出矩阵A的列向量。

  2. 基于列向量组通过正交化得到向量组Q,这里的Q即为标准正交矩阵Q。

  3. 将A的列向量表示为构成Q向量组的线性组合,则系数矩阵为R。

  4. 得出QR。

例:

列出列向量:a1 = (1, 2, 1)^T, a2 = (2, 1, 2)^T, a3 = (2, 2, 1)^T 。

使用施密特正交化得出:b1 = a1, b2 = a2 - b1, b3 = a3 - (7/6)b1 - (1/3)b2

单位化得到构成矩阵Q的列向量:

得到Q=[q1, q2, q3]

之后将A的列向量用q的线性组合表示,可以得出R

得出A=QR








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