特征值,特征向量,SVD分解,PCD分解

特征值,特征向量:

对于n阶方阵A,在A张成的空间里,存在非零向量v, 该向量转换到A张成的空间时,方向不变,大小变为λ倍。

① Av = λv

变换一下:

② (A - λI)v = 0

对于A向量,特征向量存在非零解的充要条件是下面的行列式值为0:

det(A - λI) = 0

计算出特征值λ。

λ可能有多个值,分别将每个值代入公式②,计算向量v,v是个表达式,也就是可以是多个向量。

向量v只会被伸缩而不会改变方向。代入任意一个值,得到一个特征值λ的特征向量v。

  • 特征值性质:

特征值λ相加 = 矩阵迹相加

特征值λ相乘 = 矩阵的行列式

A矩阵的特征值分解:

其中W为特征向量组成的矩阵,Σ为对应特征值组成的对角矩阵


主成分分析 PCA

主成分可以看作是数据的新坐标系中的基向量,将原始数据投影到这些主成分上,可以实现数据降维。

步骤:

  1. 将原点放到数据的中心位置。
  2. 找到方差最大的方向

也就是:先将坐标轴的原点移动到数据的中心,再将坐标系旋转到方差最大的方向。这样大多数数据被压缩到一个低维度的X轴上。

关键步骤是找到方差最大的方向,假设手里的数据是D',符合正态分布的数据是D:

手上的数据D'的协方差:

找出旋转矩阵R就可以知道坐标轴应该旋转的角度

将C'进行特征分解得到:

C' = WΣW(-1)

可见R = W

W为C'的特征向量组成的矩阵。

L值为特征值组成的矩阵,为S矩阵在两个方向拉伸倍数的平方,为旋转后的坐标系下,数据的方差。此时在该坐标系下方差最小。


奇异值分解 SVD

任意一个形状的矩阵M,可以分解成如下的形式:

  • M 的形状为m*n,U的形状为m*m的方阵,V为n*n的方阵,Σ为m*n形状矩阵。
  • U 是 得到的结果矩阵的特征向量组成的m*m的方阵
  • Σ对角为奇异值,该值的平方等于特征值,而且依次从大到小排列。
  • V 是 得到的结果矩阵的特征向量组成的n*n的方阵,公式用的是其转置,numpy中提供的函数:np.linalg.svd(),给出的结果也是转置后的结果。
    V也是PCA主成分的方向
  • U和V都是酉矩阵,即满足:

求解步骤:

相关推荐
deephub9 分钟前
构建自己的AI编程助手:基于RAG的上下文感知实现方案
人工智能·机器学习·ai编程·rag·ai编程助手
AI营销干货站11 分钟前
工业B2B获客难?原圈科技解析2026五大AI营销增长引擎
人工智能
程序员老刘·14 分钟前
重拾Eval能力:D4rt为Flutter注入AI进化基因
人工智能·flutter·跨平台开发·客户端开发
kebijuelun14 分钟前
FlashInfer-Bench:把 AI 生成的 GPU Kernel 放进真实 LLM 系统的“闭环引擎”
人工智能·gpt·深度学习·机器学习·语言模型
Deepoch20 分钟前
Deepoc具身模型开发板:让炒菜机器人成为您的智能厨师
人工智能·机器人·开发板·具身模型·deepoc·炒菜机器人·厨房机器人
执携22 分钟前
算法 -- 冒泡排序
数据结构·算法
Elastic 中国社区官方博客36 分钟前
Elastic:DevRel 通讯 — 2026 年 1 月
大数据·数据库·人工智能·elasticsearch·搜索引擎·ai·全文检索
寻星探路39 分钟前
【算法专题】滑动窗口:从“无重复字符”到“字母异位词”的深度剖析
java·开发语言·c++·人工智能·python·算法·ai
盈创力和200741 分钟前
智慧城市中智能井盖的未来演进:从边缘感知节点到城市智能体
人工智能·智慧城市·智慧市政·智慧水务·智能井盖传感器·综合管廊
njsgcs44 分钟前
ppo 找出口模型 训练笔记
人工智能·笔记