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博客 | MIT—线性代数(下)

这里,标准正交化方法就是Gram-Schmidt方法,该方法核心就是投影,特别的,这里选取是除去了投影向量p后产生向量e,同时对e单位化。...再使用置换将所有矩阵换为对角线型,同时伴随着符号变换,这也是逆序数变换符号来历。...10、 对称矩阵和正定性:特征值和特征向量快速了解矩阵方式,就实对称矩阵来说,它特征值均为实数,对应特征向量相互正交。...对图像压缩来说,最重要就是基U选取,需要满足快速求逆和压缩性良好,快速求逆表示基向量矩阵需要能快速求逆,而压缩性良好则表示选取基要能明确且平稳表示信号至噪声过渡。...所以,通常会选择傅里叶矩阵(JPEG)和小波矩阵(JPEG2000)作为基选取。傅里叶矩阵求逆可以由快速傅里叶变换来完成,而小波矩阵本身即为标准正交矩阵矩阵逆直接对应矩阵置,同样满足。

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线性代数--MIT18.06(五)

置、置换和向量空间、子空间 5.1 ALU分解中存在换行 ■ 置换矩阵 继续上一讲内容,由上一讲可知我们可以将系数矩阵 A 分解为下三角矩阵和上三角矩阵乘积,但是我们给定了一个前提假设—— A...■ 矩阵 直观来看,将矩阵 A 所有元素绕着一条从第 1 行第 1 列元素出发右下方45度射线作镜面反转,即得到 A 置。即 ?...■ 对称矩阵 特别的我们发现一些矩阵置之后还是原矩阵,这样矩阵称为对称矩阵(Symmetric matrix , S), 即 ?...同时我们发现可以通过任意矩阵,其自身与其乘积得到对称阵,即 ? ? 5.2 向量空间、子空间 ■ 向量空间定义: 所有 n 维向量构成空间即为向量空间 ?...子空间 S ,满足 ? 问题三 ? 是什么

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8段代码演示Numpy数据运算神操作

其中array类型T()方法表示置。 测试结果表明: dot()方法对于两个向量默认求其点积。对于符合叉乘格式矩阵,自动进行叉乘。...V是一个n×n方阵,它置也是一个方阵,与U矩阵类似,构成这个矩阵向量也是正交,被称为右奇异向量。整个奇异值分解算法矩阵形式如图4-1所示,具体算法实现在此不再赘述。 ?...这是因为一个矩阵与其置相乘之后矩阵对称矩阵矩阵元素沿着对角线对称),将对称矩阵进行分解后结果可以表示为: A = V∑VT 通过观察上式,我们不难发现U与V矩阵是相同,因为这个例子中,U...与V矩阵本身也是对称矩阵,不论它置与否形式都是一样。...前面我们介绍过,一个矩阵与其矩阵相乘结果是一个对称矩阵

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透析矩阵,由浅入深娓娓道来—高数-线性代数-矩阵

对称矩阵:是元素以主对角线为对称轴对应相等矩阵对阵矩阵定义为:A=AT(A置),对称矩阵元素A(i,j)=A(j,i)....反对称矩阵:反对称矩阵(又称斜对称矩阵)定义是:A= - AT(A置前加负号) 它第Ⅰ行和第Ⅰ列各数绝对值 相等,符号相反,于是,对于对角线元素,A(i,i)=-A(i,i),有2A(i,i)=0...在上面的公式中矩阵行列式我们知道如何求解,那么adj M是什么鬼?...MTM=I 在矩阵逆中我们知道,矩阵逆和矩阵乘积为单位矩阵I,由此推理,我们可以知道,如果该矩阵为正交矩阵,那么矩阵逆和矩阵是相等. MT=M-1 那么正交矩阵存在意义是什么呢?...上面的方程式组可以转换为下面的方程式组. 在C≠D情况下,那么对方程组求解,就是w = 0两条直线相交,那么就是(x,y,0).两条直线相交于无限远处.

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站在机器学习视角下来看主成分分析

基矢量不必是正交,但子空间中每个基矢量都可以使用Gram-Schmidt过程替换为正交基,我们可以很容易地将基矢长度改为1.因此,这个优化问题约束条件是基向量长度必须为1。 ?...由于矩阵Q(Q置)是对称,所以将应用上述对称矩阵相同定理, 如果A是可对角化矩阵,则A轨迹等于A特征值之和。这是证明: ?...等效于最大化协方差矩阵以及与XX置相关联特征值。注意,XX维度是dxd,但是其轨迹被最大化矩阵具有kx k维度。...trace操作输出是特征值之和kxk矩阵,但是argmax操作输出是(dxk)Q矩阵,其中每列是XX特征向量。因此,我们获得最大k个特征向量。 投影数据为: ?...到目前为止,我们只致力于获得新维度基础向量。但是,我们真正想要是将原始数据投影到新维度上。PCA最后一步是我们需要将QQ置与原始数据矩阵相乘以获得投影矩阵

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线性代数学习方法

教科书普遍采用定义如下: 是一个 阶对称矩阵,若 ,或简记为 ,其中 是 矩阵,即 。...这个朴素定义像是展示泡在药水瓶里青蛙标本,我们看见了它形体,却不知道这只青蛙活着时不仅在池塘中有用,也会跑到陆地上活动。想要进一步理解对称矩阵,唯有重新认识矩阵。...若采用此定义,实对称矩阵 满足下列不等式: 这么以来,对称矩阵从标本变成了活生物——线性变换,我们称它为**对称变换**或许更恰当些。至少我们知道,对称矩阵可由向量内积界定。...**命题:对于实对称矩阵,对应相异特征值特征向量必定正交**实对称矩阵特征值为实数,设 。...若 ,则称 是反对称矩阵,亦即 反对称矩阵特征值必为零或纯虚数,特征向量可能是复向量,于是,实向量内积 须改为 ,则: 代入 ,得: 当 ,得 。

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万字长文带你复习线性代数!

矩阵置:沿左上到右下对角线为轴进行翻转,将(i,j)位置元素与(j,i)位置元素互换得到矩阵矩阵用AT表示。 ? 矩阵一些运算规则: ?...因此,通过初等行变换,如果我们能够将增广矩阵换为一个相对简单形式,那么我们可以很快得出最终解。 ?...那么正定或者半正定矩阵含义是什么呢?这里我们以正定矩阵为例。...如何把一个普通基转换为正交基呢,方法如下: ?...所以对一个正交矩阵,有如下三点性质: 1)行和列都是正交范数为1向量 2)范数不变性 3)其置等于其逆矩阵 14.9 对称矩阵 如果一个矩阵置等于其本身,那么这个矩阵被称为对称矩阵(symmetric

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从零开始一起学习SLAM | 为啥需要李群与李代数?

对称矩阵英文是skew symmetric matrix,有的地方也翻译为斜对称矩阵,其实是一个东西。 小白:这个反对称矩阵是啥意思? 师兄:反对称矩阵其实是将三维向量和三维矩阵建立对应关系。...它是这样定义:如果一个3 X 3矩阵A满足如下式子 ? 那么A就是反对称矩阵。你看左边有个置,右边有个负号,叫反对称矩阵,还是挺形象。 小白:额,好像有点明白,不过这个有啥用啊?...我们假设有一个反对称矩阵A定义如下: ? 小白:等下,我看看是否满足性质:该矩阵置等于该矩阵元素取负数。。 师兄:你看是不是我们前面推算一致啊,对角线元素为0,只有3个自由度?...师兄:你这么理解吧,李代数小so(3)是三维向量φ集合,每个向量φi对称矩阵都可以表达李群(大SO(3))上旋转矩阵R导数,而R和φ是一个指数映射关系。...也就是说,李群空间任意一个旋转矩阵R都可以用李代数空间一个向量对称矩阵指数来近似。 小白:好绕绕口令啊。。 师兄:没事,你只要记得用旋转矩阵表示的话就是李群空间,也是我们熟悉表示方法

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PYTHON替代MATLAB在线性代数学习中应用(使用Python辅助MIT 18.06 Linear Algebra学习)

FiniteSet((-2*tau0 + 2*tau1 - 2, tau0, 3/2 - 2*tau1, tau1)) Bs矩阵同b向量组合获得一个有限集解,那么这个解中tau0/tau1是什么意思呢...判断两个向量是否正交,就是用一个向量置,点积另外一个向量。相互正交向量,点积结果为0。上面的例子说明,我们随意定义矩阵,前两列并不正交。...在不同电脑上,要根据自己电脑字体名称设置,选择一个替换。 对称矩阵、复矩阵 这部分内容来自课程第二十五、二十六讲。 对于实数矩阵来说,对称矩阵就是置与自身相同矩阵,判定起来很容易。...(埃尔米特矩阵)定义跟实数矩阵有所区别,在复矩阵中,对称是指矩阵做完共轭、置操作后,同本身相等。...老师给了几个人工判定标准: 矩阵对称方阵。 所有特征值为正。 所有主元为正。 从左上角开始对称矩阵行列式为正。 对于任意非零向量x,xᵀAx结果为正。

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数学建模暑期集训21:主成分分析(PCA)

主成分分析简介 主成分分析是一种降维算法,它能将多个指标转换为少数几个主成分,这些主成分是原始变量线性组合,且彼此之间互不相关,其能反映出原始数据大部分信息。...('样本相关系数矩阵为:') disp(R) %% 第三步:计算R特征值和特征向量 % 注意:R是半正定矩阵,所以其特征值不为负数 % R同时是对称矩阵,Matlab计算对称矩阵时,会将特征值按照从小到大排列哦...disp('特征值为:') disp(lambda') % 置为行向量,方便展示 disp('贡献率为:') disp(contribution_rate') disp('累计贡献率为:') disp...(cum_contribution_rate') disp('与特征值对应特征向量矩阵为:') % 注意:这里特征向量要和特征值一一对应,之前特征值相当于颠倒过来了,因此特征向量各列需要颠倒过来...% rot90函数可以使一个矩阵逆时针旋转90度,然后再置,就可以实现将矩阵列颠倒效果 V=rot90(V)'; disp(V) %% 计算我们所需要主成分值 m =input('请输入需要保存主成分个数

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Harris角点检测原理分析

{{ 转载注:NewThinker_wei: 关于矩阵知识一点补充:好长时间没看过线性代数的话,这一段比较难理解。可以看到M是实对称矩阵,这里简单温习一下实对称矩阵和二次型一些知识点吧。 1....对于实对称矩阵M(设阶数为n),则一定有n个实特征值,每个特征值对应一组特征向量(这组向量中所有向量共线),不同特征值对应特征向量间相互正交;(注意这里说是实对称矩阵,不是所有的矩阵都满足这些条件)...关于对角化: 对角化是指存在一个正交矩阵Q,使得  Q’MQ 能成为一个对角阵(只有对角元素非0),其中Q’是Q置(同时也是Q逆,因为正交矩阵置就是其逆)。...一个矩阵对角化后得到新矩阵行列式和矩阵迹(对角元素之和)均与原矩阵相同。如果M是n阶实对称矩阵,则Q中第 j 列就是第 j 个特征值对应一个特征向量(不同列特征向量两两正交)。 3....这样,矩阵M就是实对称矩阵了。即二次型矩阵默认都是实对称矩阵 4.

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强大矩阵奇异值分解(SVD)及其应用

总结一下,特征值分解可以得到特征值与特征向量,特征值表示是这个特征到底有多重要,而特征向量表示这个特征是什么,可以将每一个特征向量理解为一个线性子空间,我们可以利用这些线性子空间干很多事情。...奇异值分解可以用来干这个事情,奇异值分解是一个能适用于任意矩阵一种分解方法: 假设A是一个N * M矩阵,那么得到U是一个N * N方阵(里面的向量是正交,U里面的向量称为左奇异向量),Σ...是一个N * M矩阵(除了对角线元素都是0,对角线上元素称为奇异值),V’(V置)是一个N * N矩阵,里面的向量也是正交,V里面的向量称为右奇异向量),从图片来反映几个相乘矩阵大小可得下面的图片...Lanczos迭代就是一种解对称方阵部分特征值方法(之前谈到了,解A’* A得到对称方阵特征值就是解A右奇异向量),是将一个对称方程化为一个三对角矩阵再进行求解。...V,由于V是一个正交矩阵,所以V置乘以V得到单位阵I,所以可以化成后面的式子 将后面的式子与A * P那个m * n矩阵换为m * r矩阵式子对照看看,在这里,其实V就是P,也就是一个变化向量

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机器学习中数学(6)-强大矩阵奇异值分解(SVD)及其应用

总结一下,特征值分解可以得到特征值与特征向量,特征值表示是这个特征到底有多重要,而特征向量表示这个特征是什么,可以将每一个特征向量理解为一个线性子空间,我们可以利用这些线性子空间干很多事情。...置)是一个N * N矩阵,里面的向量也是正交,V里面的向量称为右奇异向量),从图片来反映几个相乘矩阵大小可得下面的图片 ?...Lanczos迭代就是一种解对称方阵部分特征值方法(之前谈到了,解A’* A得到对称方阵特征值就是解A右奇异向量),是将一个对称方程化为一个三对角矩阵再进行求解。...将后面的式子与A * P那个m * n矩阵换为m * r矩阵式子对照看看,在这里,其实V就是P,也就是一个变化向量。...形式一种置,这个会使得我们左右奇异向量意义产生变化,但是不会影响我们计算过程)。

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用Transformer做线代作业,真香!

阿瑟·凯莱在研究线性变换时引入矩阵乘法和概念。很重要是,凯莱使用一个字母来代表一个矩阵,因此将矩阵当做了聚合对象。他也意识到矩阵和行列式之间联系。...为此,作者运用高斯系数随机采样对称矩阵M,并计算它们特征值分解 P是特征向量正交矩阵。然后,用从另一个分布采样对角线D'替换M特征值对角矩阵D。...最后重新计算 ,一个对称矩阵(因为P是正交),特征值按选择分布,特征向量均匀分布在单位球面上。 2 实验和结果 矩阵置 学习矩阵相当于学习其元素排列。矩形矩阵排列涉及更长周期。...Transformer如果想要解决线性代数问题,了解在 Wigner 矩阵上训练模型在不同特征值分布矩阵上执行方法十分重要。 研究人员创建了 10,000 个矩阵测试集,其分布与训练集不同。...然后,生成不同特征值分布矩阵测试集:正特征值(特征值替换为其绝对值 Wigner 矩阵),以及根据均匀、高斯或拉普拉斯定律特征值分布,标准偏差为 和 。

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日拱一卒,麻省理工线性代数课,向量空间

除此之外,置换矩阵还有一个非常重要性质: P^{-1}=P^T 即置换矩阵矩阵等于它置,也可以写成: P^TP = I 矩阵 我们先来看一个矩阵例子: \begin{bmatrix...} 我们可以看成原矩阵第一行变成了矩阵第一列,原矩阵第一列变成了矩阵第一行。...接着,我们根据上面这个例子写出矩阵定义: (A^T)_{i,j} = A_{j, i} 对称矩阵 对称矩阵定义非常简单,就是它置等于它本身,即 A^T = A 。...教授举了个例子: 关于对称矩阵有一个神奇性质,任何矩阵和它置相乘得到结果都是对称矩阵: R^TR 是一个对称矩阵。...,怎么证明呢,我们对 R^TR 结果求置: (R^TR)^T=R^TR^{TT}=R^TR 显然 R^TR 符合对称矩阵定义,所以它是一个对称矩阵

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首发:吴恩达 CS229数学基础(线性代数),有人把它做成了在线翻译版本!

如果我们想要明确地表示行向量: 具有 行和列矩阵 - 我们通常写(这里置)。...我们可以使用外积紧凑地表示矩阵 : 2.2 矩阵-向量乘法 给定矩阵向量 , 它们积是一个向量 。有几种方法可以查看矩阵向量乘法,我们将依次查看它们中每一种。...对角阵通常表示为:,其中: 很明显:单位矩阵。 3.2 矩阵置是指翻转矩阵行和列。...给定一个矩阵: , 它置为矩阵 ,其中元素为: 事实上,我们在描述行向量时已经使用了置,因为列向量置自然是行向量以下属性很容易验证: 3.3 对称矩阵 如果,则矩阵对称矩阵。...任何正交矩阵定义了一个新属于基(坐标系),意义如下:对于任何向量都可以表示为,线性组合,其系数为: 在第二个等式中,我们使用矩阵向量相乘方法

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理解主成分分析

把一个矩阵换为对角阵过程称为对角化(diagonalization)。...:如果我们能找到 CxC_xCx​ 特征向量矩阵并且用其作为矩阵 PPP(PPP 用于将 XXX 变换为 YYY,看上面的公式),那么 CyC_yCy​(变换后数据协方差) 就是对角阵。...现在,如果我们想要将数据变换为 kkk 维,那么我们可以选择矩阵 CxC_xCx​ 前 kkk 个特征向量(根据特征值降序排列)组成一个矩阵,这就是矩阵 PPP。...证明: 首先让我们来看一些定理: 定理 1:正交矩阵逆是其置,为什么?...有了这些定理,我们可以说: 一个对称阵可以通过其正交特征向量进行对角化。正交规范向量(orthonormal vectors)只是规范化正交向量(orthogonal vectors)。

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教程 | 从特征分解到协方差矩阵:详细剖析和实现PCA算法

线性变换 在解释线性变换前,我们需要先了解矩阵运算到底是什么。因为我们可以对矩阵值统一进行如加法或乘法等运算,所以矩阵是十分高效和有用。...因此矩阵运算 Av = b 就代表向量 v 通过一个变换(矩阵 A)得到向量 b。下面的实例展示了矩阵乘法(该类型乘法称之为点积)是怎样进行: ? 所以矩阵 A 将向量 v 变换为向量 b。...协方差矩阵 前面我们已经了解矩阵其实就是一种将某个向量换为另一个方法,另外我们也可以将矩阵看作作用于所有数据并朝向某个方向力。...因此我们可以采用矩阵乘法形式表示。若输入矩阵 X 有两个特征 a 和 b,且共有 m 个样本,那么有: ? 如果我们用 X 左乘 X 置,那么就可以得出协方差矩阵: ?...总的来说,协方差矩阵定义了数据形状,协方差决定了沿对角线对称分布强度,而方差决定了沿 x 轴或 y 轴对称分布趋势。

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LinearAlgebra_1

置-置换-向量空间 回顾 主题 置换矩阵 对称矩阵 向量空间 向量子空间 列空间 1.方程组几何解释 linear equation 线性代数来源于线性方程组。...AA向量线性组合所构成向量空间是什么 -> 解存在问题,如果包含了所有b响亮空间,那么对任意b解肯定存在 A: 只要矩阵是非奇异,可逆矩阵(non-singular,invertible...得看矩阵A情况,如果矩阵A列不存在线性组合等式那么解存在等于解唯一,否则不唯一。 主题 那么,具体是什么呢? 用什么方法求解呢?...置-置换-向量空间 回顾 前面,主要讲了求解线性方程组矩阵形式,可以转化成求X矩阵向量问题,解决方法是消元法,不考虑行交换的话,是EA=UEA=U,整体复杂度是O(n3)O(n^3),因为理解便宜性...} 同时,还可以通过矩阵置得到对称矩阵,这个在工程中应用很多

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『 特征降维』PCA原理-Principal Component Analysis

常用特征抽取方法就是PCA。 PCA(Principal Component Analysis)是一种常用数据分析方法。...,原始向量如图: image.png 有M个N维向量,想将其变换为由R个N维向量表示新空间中,那么首先将R个基按行组成矩阵A,然后将向量按列组成矩阵B,那么两矩阵乘积AB就是变换结果,其中AB第...R决定了变换后数据维度 两个矩阵相乘意义是将右边矩阵每一列列向量变换到左边矩阵中每一行行向量为基所表示空间中去 协方差矩阵及优化目标 如何选择基才是最优。...协方差矩阵C是一个是对称矩阵,在线性代数上,实对称矩阵有一系列非常好性质: 1)实对称矩阵不同特征值对应特征向量必然正交。...由上面两条可知,一个n行n列对称矩阵一定可以找到n个单位正交特征向量,设这n个特征向量为e1,e2,⋯,en,将其按列组成矩阵: E = (e_1, e_2, ... , e_n) 则C

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