向量和矩陣


title: 向量和矩陣

向量和矩陣

\mathbf{u} = \begin{bmatrix} 1 \\ 2 \\ 3 \end{bmatrix} \quad \mathbf{v} = \begin{bmatrix} 4 \\ 5 \\ 6 \end{bmatrix}


  • 向量的加

    \mathbf{u} + \mathbf{v} = \begin{bmatrix} 1 \\ 2 \\ 3 \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} 4 \\ 5 \\ 6 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 1+4 \\ 2+5 \\ 3+6 \end{bmatrix}=\begin{bmatrix} 5 \\ 7 \\ 9 \end{bmatrix}

  • 向量的乘法

2 * \mathbf{u} = \begin{bmatrix} 2*1 \\ 2*2 \\ 2*3 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 2 \\ 4 \\6 \end{bmatrix}

  • 向量的內(nèi)積

向量的內(nèi)積最終得到的是一個(gè)標(biāo)量

\mathbf{u} + \mathbf{v} = 1 * 4 + 2 * 5 + 3 * 6 = 32

  • 向量的范數(shù)

1. L1 范數(shù)對(duì)于一個(gè) n 維向量

a = [a1, a2, a3, .., an]

L1(a) = |a1| + |a2| + ... + |an|

- 2. L2 范數(shù) (歐氏距離)

L2(a) = \sqrt{a1^2 + a2^2 + ...+ an^2}

矩陣

  • 矩陣的加法

$$
\begin{bmatrix}
a_{11} & a_{12} \
a_{21} & a_{22} \
\end{bmatrix}

\begin{bmatrix}
b_{11} & b_{12} \
b_{21} & b_{22} \
\end{bmatrix}
=
\begin{bmatrix}
a_{11}+b_{11} & a_{12}+b_{12} \
a_{21}+b_{21} & a_{22}+b_{22} \
\end{bmatrix}
$$

  • 矩陣的乘法(標(biāo)量)

k \cdot \begin{bmatrix} a_{11} & a_{12} \\ a_{21} & a_{22} \\ \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} k \cdot a_{11} & k \cdot a_{12} \\ k \cdot a_{21} & k \cdot a_{22} \\ \end{bmatrix}

  • 矩陣的乘法(向量)

\begin{bmatrix} a_{11} & a_{12} \\ a_{21} & a_{22} \\ \end{bmatrix} \cdot \begin{bmatrix} b_{11} & b_{12} \\ b_{21} & b_{22} \\ \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} a_{11} \cdot b_{11} + a_{12} \cdot b_{21} & a_{11} \cdot b_{12} + a_{12} \cdot b_{22} \\ a_{21} \cdot b_{11} + a_{22} \cdot b_{21} & a_{21} \cdot b_{12} + a_{22} \cdot b_{22} \\ \end{bmatrix}

特征值和特征向量

給定一個(gè)n×n方陣A,如果存在一個(gè)標(biāo)量λ和一個(gè)非零向量v,使得以下等式成立:
Av=λv

那么螺捐,λ就被稱為矩陣A的一個(gè)特征值。

與特征值λ相對(duì)應(yīng)的非零向量v被稱為矩陣A的一個(gè)特征向量

定義矩陣 u = \begin{bmatrix} 3 & 0 \\ 0 & 5 \end{bmatrix}

e1 = \begin{bmatrix} 1 \\ 0 \end{bmatrix}

e2 = \begin{bmatrix} 0 \\ 1 \end{bmatrix}

u * e1 = 3 * e1 (3為特征值 e1為特征向量)

u * e2 = 5 * e2 (5為特征值 e2為特征向量)

方陣的計(jì)算

import numpy as np

A = np.array([[2, 1],
              [3, 4]])
# 使用numpy的eig函數(shù)計(jì)算特征值和特征向量
value, vector = np.linalg.eig(A)

print("特征值:", value)
print("特征向量:", vector)

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