从行或列的角度思考矩阵-向量乘法(matrix-vector multiplication)

从行或列的角度思考矩阵-向量乘法可以帮助理解这个运算的几何意义以及如何在计算中操作。

1. 从行的角度思考

假设我们有一个 m × n m \times n m×n的矩阵 A A A 和一个 n × 1 n \times 1 n×1的列向量 x \mathbf{x} x。矩阵-向量乘法 A x A\mathbf{x} Ax 的结果是一个 m × 1 m \times 1 m×1的列向量。

从行的角度来看,每个结果向量的元素都是矩阵 A A A 中对应行的线性组合。具体地说:

  • 矩阵 A A A 的第 i i i 行向量 a i \mathbf{a}_i ai 与向量 x \mathbf{x} x 进行点积,得到结果向量 y \mathbf{y} y 的第 i i i 个元素 y i y_i yi 。
  • 公式表示为:
    y i = a i ⋅ x = ∑ j = 1 n a i j x j y_i = \mathbf{a}i \cdot \mathbf{x} = \sum{j=1}^{n} a_{ij} x_j yi=ai⋅x=j=1∑naijxj
  • 这意味着矩阵-向量乘法的结果 y \mathbf{y} y 是所有行向量与 x \mathbf{x} x点积后所得的列向量。

2. 从列的角度思考

同样,考虑矩阵 A A A和向量 x \mathbf{x} x的乘法 A x A\mathbf{x} Ax,但是从列的角度来看。

  • 矩阵 A A A可以表示为 n n n 个列向量 a 1 , a 2 , ... , a n \mathbf{a}_1, \mathbf{a}_2, \dots, \mathbf{a}_n a1,a2,...,an的组合。
  • 乘法 A x A\mathbf{x} Ax 实际上是将列向量 a i \mathbf{a}_i ai 乘以标量 x i x_i xi 并求和:
    A x = x 1 a 1 + x 2 a 2 + ⋯ + x n a n A\mathbf{x} = x_1 \mathbf{a}_1 + x_2 \mathbf{a}_2 + \dots + x_n \mathbf{a}_n Ax=x1a1+x2a2+⋯+xnan
  • 这意味着矩阵-向量乘法的结果 y \mathbf{y} y是矩阵 A A A的每个列向量 a i \mathbf{a}_i ai按 x i x_i xi加权后的线性组合。

小结

  • 行视角:每个结果元素是矩阵行向量和列向量的点积。
  • 列视角:结果向量是矩阵列向量的线性组合,其中组合系数由列向量中的对应元素给出。

通过从行和列两个角度去理解矩阵-向量乘法,可以更深入地把握矩阵运算的本质以及其在不同应用场景中的几何意义。

相关推荐
Hoper.J27 分钟前
9. 什么是 Beam Search?深入理解模型生成策略
深度学习·语言模型·llm·aigc·beam search·集束搜索
aWty_1 小时前
机器学习--AlexNet
人工智能·深度学习·机器学习
i嗑盐の小F1 小时前
【 ACM独立出版,见刊后1个月检索!!!】第二届通信网络与机器学习国际学术会议(CNML 2024,10月25-27)
网络·图像处理·人工智能·深度学习·算法·机器学习·计算机视觉
红米煮粥1 小时前
神经网络-MNIST数据集训练
人工智能·深度学习·神经网络
奇客软件2 小时前
iPhone 上丢失了重要的联系人?如何恢复已删除的 iPhone 联系人
windows·深度学习·ios·电脑·笔记本电脑·iphone·学习方法
scdifsn2 小时前
动手学深度学习8.5. 循环神经网络的从零开始实现-笔记&练习(PyTorch)
pytorch·笔记·rnn·深度学习·梯度剪裁
Point__Nemo3 小时前
深度学习Day-33:Semi-Supervised GAN理论与实战
人工智能·深度学习
SEU-WYL5 小时前
基于深度学习的因果发现算法
人工智能·深度学习·算法
方世恩11 小时前
孙怡带你深度学习(2)--PyTorch框架认识
人工智能·pytorch·python·深度学习·算法
爱研究的小牛11 小时前
Pix2Pix——图像转换(图像到图像),通过输入的一种图像生成目标图像
人工智能·深度学习·aigc