特征值狭瞎、特征向量和奇異值

特征值和特征向量

1 特征值分解與特征向量

  • 特征值分解可以得到特征值(eigenvalues)與特征向量(eigenvectors)今瀑;

  • 特征值表示的是這個特征到底有多重要,而特征向量表示這個特征是什么拗引。

    如果說一個向量\vec{v}是方陣A的特征向量借宵,將一定可以表示成下面的形式:

A\nu = \lambda \nu

\lambda為特征向量\vec{v}對應的特征值。特征值分解是將一個矩陣分解為如下形式:

A=Q\sum Q^{-1}

其中矾削,Q是這個矩陣A的特征向量組成的矩陣壤玫,\sum是一個對角矩陣,每一個對角線元素就是一個特征值哼凯,里面的特征值是由大到小排列的欲间,這些特征值所對應的特征向量就是描述這個矩陣變化方向(從主要的變化到次要的變化排列)。也就是說矩陣A的信息可以由其特征值和特征向量表示挡逼。

2 奇異值與特征值有什么關系

那么奇異值和特征值是怎么對應起來的呢括改?我們將一個矩陣A的轉(zhuǎn)置乘以A,并對A^TA?求特征值家坎,則有下面的形式:

(A^TA)V = \lambda V

這里V?就是上面的右奇異向量嘱能,另外還有:

\sigma_i = \sqrt{\lambda_i}, u_i=\frac{1}{\sigma_i}A\mu_i

這里的\sigma?就是奇異值,u?就是上面說的左奇異向量虱疏∪锹睿【證明那個哥們也沒給】
?奇異值\sigma?跟特征值類似,在矩陣\sum?中也是從大到小排列做瞪,而且\sigma?的減少特別的快对粪,在很多情況下,前10%甚至1%的奇異值的和就占了全部的奇異值之和的99%以上了装蓬。也就是說著拭,我們也可以用前r?r?遠小于m、n?)個的奇異值來近似描述矩陣牍帚,即部分奇異值分解:
A_{m\times n}\approx U_{m \times r}\sum_{r\times r}V_{r \times n}^T

右邊的三個矩陣相乘的結(jié)果將會是一個接近于A的矩陣儡遮,在這兒,r越接近于n暗赶,則相乘的結(jié)果越接近于A鄙币。

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