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
AI科技星5 小时前
圆柱螺旋运动方程的一步步求导与实验数据验证
开发语言·数据结构·经验分享·线性代数·算法·数学建模
劈星斩月8 小时前
线性代数-3Blue1Brown《线性代数的本质》逆矩阵、列空间、秩与零空间(8)
线性代数·逆矩阵·列空间·秩与零空间
拾贰_C11 小时前
【Linear Mathematics | 线性代数 | Matrix Theory |矩阵论】RREF的Pivot(主元)是什么?怎么找主元?
线性代数·矩阵
拼命鼠鼠1 天前
【算法】矩阵链乘法的动态规划算法
算法·矩阵·动态规划
式5161 天前
线性代数(八)非齐次方程组的解的结构
线性代数·算法·机器学习
式5161 天前
线性代数(六)列空间和零空间
线性代数
式5161 天前
线性代数(九)线性相关性、基与维数
线性代数·算法·机器学习
好风凭借力,送我上青云1 天前
Pytorch经典卷积神经网络-----激活函数篇
人工智能·pytorch·深度学习·算法·矩阵·cnn
式5162 天前
线性代数(五)向量空间与子空间
人工智能·线性代数·机器学习
式5162 天前
线性代数(七)主变量与特解
线性代数·算法