数值线性代数:奇异值分解SVD

本文记录计算矩阵奇异值分解SVD的原理与流程。

注1:限于研究水平,分析难免不当,欢迎批评指正。

零、预修

0.1 矩阵的奇异值

列满秩矩阵,若的特征值为,则称为矩阵的奇异值。

0.2 SVD(分解)定理

,则存在正交矩阵,使得

其中,即为矩阵的奇异值。

考虑下述两种情形:

  • 情形1:

其中,

由此可以看出,,通过计算矩阵的奇异值,便可矩阵的特征值,而矩阵即为矩阵的特征向量

  • 情形2:

,则,也就是说,的特征值,也是的特征向量。同时考虑到实对称矩阵的秩为n,所以的特征值/特征向量也是的特征值/特征向量。

0.3 Householder变换

,且,定义为Householder变换。

对于非零向量,可构造,使得

其中,

,对于

根据上述结论可知,可以构造,使得

具体来说,可按照下述流程进行操作:

由此,通过Householder变换,可以将某一列向量的部分连续元素约化为0。

0.4 Givens变换

是n维Euclid空间中的一组标准正交基,,则在平面中存在旋转变换矩阵,满足

其中,

由此可以看出,可以将向量的某个元素约化为0。

一、隐式QR计算矩阵奇异值分解

参考资料

Gene H. Golub. Matrix Computations

徐树方. 数值线性代数(第二版). 北京大学出版社, 2010.

Golub G. and Kahan W.. Calculating the Singular Values and Pseudo-Inverse of a Matrix. Journal of the Society for Industrial and Applied Mathematics: Series B, Numerical Analysis, 1965, 2(2) : 205-224.

Demmel J., Kahan W..Accurate Singular Values of Bidiagonal Matrices. SIAM Journal on Scientific and StatisticalComputing, 1990, 11(5):873-912.

P. A. Businger,G. H. Golub. Singular value decomposition of a complex matrix. communications of the acm, 1969.

相关推荐
执欣之手1 天前
FruitySeq
其他
未来预判局1 天前
合规安全的整形医院系统服务商排名
其他
井上泷奈2 天前
Win键失效解决方法
windows·经验分享·其他
易观Analysys3 天前
全域释放活力,增长质效兼收——2025年“双11”大促第一周期观察
其他
JiNan.YouQuan.Soft3 天前
Linux下编译Netgen
其他
罗光记3 天前
Quantinuum 发布新型量子计算机“Helios“
数据库·经验分享·其他·百度·twitter
影林握雪4 天前
M|小丑回魂 It (2017)
经验分享·笔记·其他·生活
JiNan.YouQuan.Soft4 天前
Linux下编译MeshLib
其他
瑞惯科技5 天前
双轴倾角传感器厂家在物联网应用中的关键角色及发展趋势分析
其他
もうせんんんん6 天前
Mac版向日葵command+s保存操作快捷键冲突,打开向日葵设置
其他