【线性代数】矩阵变换

一些特殊的矩阵

一,对角矩阵

1,什么是对角矩阵

表示将矩阵进行伸缩(反射)变换,仅沿坐标轴方向伸缩(反射)变换。

2,对角矩阵可分解为多个F1矩阵,如下:

二,剪切矩阵

1,什么是剪切矩阵

2,剪切矩阵的几何意义

3,剪切矩阵的特点

变换前后面积不变

三,正交矩阵

1,什么是正交矩阵?

2,正交矩阵的特点

(1)是方阵

(2)每个列向量都是单位矩阵

(3)每对列向量都正交

(4)正交矩阵的转置等于它的逆

3,正交矩阵的几何意义

只有旋转,无剪切,无伸缩,无反射

如下图所示,矩阵A表示绕X轴旋转60°,矩阵B表示绕Z轴旋转45°,C表示先按X轴旋转60°再按Z轴旋转45°,顺序不能颠倒。

若颠倒顺序,先绕Z轴旋转,再按X轴旋转,则:

四,投影矩阵

1,什么是投影矩阵?

将高维的变换到低维

谱分解

作用对象是对称矩阵,对称矩阵的特征向量正交。

本质:将一个复杂的变换分解为:旋转-伸缩-逆旋转

Q为单位特征向量组成的矩阵,即e1,e2,e3都是单位特征向量,为特征值组成的对角矩阵。

过程解释(以2维为例):原对称矩阵S具有2个特征向量,且特征向量都正交,矩阵实现了将特征基 e1,e2旋转到原来的基 (1,0)(0,1)的过程,然后进行伸缩变换,即沿特征基的方向进行伸缩变换,最后再乘Q将特征基旋转回原来的位置。

谱分解的特殊点:

(1)对称矩阵的特征向量都正交,原来的基也是正交的,则仅进行正交变换(旋转)即可实现将特征基旋转为原来的基。

奇异值分解

奇异值分解与谱分解的区别只有,谱分解是旋转---伸缩---逆旋转,而奇异值分解是旋转---伸缩(可能有维度消除或维度扩充)---再旋转。奇异值分解的第二次旋转不是第一次旋转的逆旋转。

1,图+公式推导

待分解矩阵的变换如图,改变换将相互正交的向量 变换到仍然相互正交的向量,伸缩量为。设

,即

所以的特征向量为,特征值为

同理的特征向量为,特征值为

综上,奇异值分解中的特征向量,的特征向量。特征值的平方根。

为右奇异向量,为左奇异向量。

2,几何解释

相关推荐
guo_xiao_xiao_几秒前
YOLOv11高空俯视场景猫狗人目标检测数据集-1488张-bag-1_4
人工智能·yolo·目标检测
玩转单片机与嵌入式25 分钟前
玩转边缘AI(TInyML):需要掌握的C++知识汇总!
开发语言·c++·人工智能
Rubin智造社31 分钟前
2026年热门AI工具汇总|8大类别全覆盖,办公/创作/编程一键解锁
人工智能·ai作画·aigc·ai工具
feasibility.31 分钟前
SpaceMind论文解读:太空具身智能的范式跃迁 —— 中科院发布首个自进化太空机器人智能体框架
人工智能·科技·机器人·具身智能·skills·太空·进化
β添砖java36 分钟前
深度学习(19)经典神经网络LeNet
人工智能·深度学习·神经网络
梦想画家1 小时前
Apache AGE实战指南:从Cypher语法到核心图算法
算法·cypher·apache age
AI小技巧1 小时前
告别学习工具成瘾,这些管控平台超神!
人工智能·机器学习
刀法如飞1 小时前
Go数组去重的20种实现方式,AI时代解决问题的不同思路
后端·算法·go
野生的程序媛1 小时前
关于我做了一个玩偶姐姐桌宠
人工智能·深度学习·神经网络·机器学习·chatgpt·ai作画·gpt-3
AI周红伟1 小时前
周红伟:运营商一季度净利集体下滑 Token运营提速
大数据·网络·人工智能