线性代数(七) 矩阵分析

前言

性线变换我们得出,矩阵和函数是密不可分的。如何用函数的思维来分析矩阵。

矩阵的序列

通过这个定义我们就定义了矩阵序列的收敛性

研究矩阵序列收敛性的常用方法,是用《常见向量范数和矩阵范数》来研究矩阵序列的极限。

长度是范数的一个特例。事实上,Frobenius范数对应的就是长度。我们在线性空间中定义内积时,就是把这三条性质作为公理来定义内积的

收敛矩阵

在矩阵序列中,最常见的是由一个方阵的幂构成的序列,关于这样的矩阵序列有如下概念和收敛定理:

r(A)是谱半径是一个矩阵的特征值绝对值中的最大值,用于描述矩阵的特征值的尺度大小。

矩阵级数


矩阵幂级数

  1. 根据幂级数收敛半径定理求出收敛半径r
  2. 根据《常见向量范数和矩阵范数》将矩阵A量化,看否在收敛区间中
  • 即 a k = k = > r = lim ⁡ k → ∞ | a k + 1 a k | = | k + 1 k | = 1 a_k= k => r= \lim\limits_{k \to \infty} |\dfrac{a_{k+1}}{a_k}|=|\dfrac{{k+1}}{k}|= 1 ak=k=>r=k→∞lim|akak+1|=|kk+1|=1
  • 由范式2得到 p ( A ) = 5 6 p(A)=\dfrac{5}{6} p(A)=65

Neumann级数


  • 注1:假设E-A不可逆,那么E-A有0特征值,A的特征值为1。而A的谱半径小于1,矛盾,故E-A可逆
  • 注2:A的谱半径小于1,由定理3可知A为收敛矩阵。那么 A k + 1 A^{k+1} Ak+1 就趋近于0(k趋于无穷)

矩阵函数

矩阵函数的计算

常用的有以下几种方法

待定系数法
  • 求矩阵A的特征多项式 ∣ λ I − A ∣ |\lambda I - A| ∣λI−A∣
  • 利用Hamilton-Cayley定理,求出A的一次性化零多项式 ψ ( A ) = 0 \psi(A)=0 ψ(A)=0 - 求解 f ( A ) f(A) f(A)多项式
  • 当 A = λ ,即 ψ ( A ) = f ( A ) A=\lambda, 即\psi(A)=f(A) A=λ,即ψ(A)=f(A)
  • sin的导注是cos
  • e x e^x ex的导数是它本身的导数,因此, e ( 2 t ) 的导数是 2 e ( 2 t ) e^(2t) 的导数是 2e^(2t) e(2t)的导数是2e(2t)。
利用相似对角化
利用Jordan标准形

主要参考

常见向量范数和矩阵范数

矩阵分析

7.2.3幂级数收敛半径定理

矩阵序列与矩阵级数

矩阵函数的常见求法

相关推荐
撩妹小狗3 天前
科赫雪花--Python--数学原理--turtle绘图
python·线性代数·几何学
张3蜂3 天前
线性代数与AI的关系
人工智能·线性代数
汉克老师3 天前
GESP2023年12月认证C++二级( 第三部分编程题(2) 小杨的H字矩阵)
c++·算法·矩阵·循环结构·gesp二级·gesp2级
AI科技星3 天前
物理世界的几何建构:论统一场论的本体论革命与概念生成
人工智能·opencv·线性代数·算法·矩阵
没有bug.的程序员3 天前
订单系统重构史诗:从单体巨兽到微服务矩阵的演进、数据一致性内核与分布式事务
java·微服务·矩阵·重构·分布式事务·数据一致性·订单系统
super_lzb3 天前
【线性代数】矩阵第一讲:矩阵与矩阵的运算
线性代数·矩阵·考研数学·矩阵的计算
newbiai3 天前
TikTok矩阵账号引流怎么解决效率低成本高?
python·线性代数·矩阵
逆境不可逃3 天前
【从零入门23种设计模式08】结构型之组合模式(含电商业务场景)
线性代数·算法·设计模式·职场和发展·矩阵·组合模式
菜鸡儿齐4 天前
leetcode-搜索二维矩阵
算法·leetcode·矩阵
炽烈小老头4 天前
【每天学习一点算法 2026/02/24】矩阵置零
学习·算法·矩阵