矩陣的範數是乙個什麼樣的概念?

時間 2021-05-31 01:58:53

1樓:Vino

這個學期剛學了矩陣理論,說一下個人的理解,僅供參考。

範數的引入是有內在邏輯的,是從:

到 到 這個邏輯走的

絕對值非常好理解,表達了數到數的距離,而且對於乙個確定的數,可以定義的距離也只有這一種概念。

接下來到了向量(一維陣列),很自然的,我們在高中數學中就引入了向量長度的概念,而這種長度定義是基於人類熟悉的歐氏空間的,類似於空間中兩點的距離。既然向量中包含的是一組數,我們能不能拋去這種想當然的長度定義,去尋找同樣可以在某種意義上表徵向量「大小」的量呢?答案是肯定的,比如陣列中各個元素的絕對值之和,可以定義為1-範數;陣列中絕對值最大的元素,定義為 -範數,等等。

而之前的向量長度則可定義為2-範數。這樣定義下,可以很容易看出範數的「大小」量度作用:如果有任意乙個範數為0,則其他範數一定為0,且向量為0向量。

某種程度上可以充當單個數中的『絕對值』。

同理,到了矩陣這裡,變成了2維陣列,那我們可以由向量中範數的定義繼續引申,然後新增一些只在矩陣中有意義的範數。對於從向量中引申出來的,稱之為誘導範數,誘導即是引申的意思。列模和最大者稱為1-範數,行模和最大者稱為-範數,等等。

同樣的,這裡的範數有度量矩陣「大小」的作用:如果有任意乙個範數為0,則其他範數一定為0,且矩陣為0矩陣。某種程度上可以充當單個數中的『絕對值』。

舉個形象的例子:對於一組長方體,我可以定義稜長範數為最長的稜的長度,體積範數為體積,面範數為面積最大的面的面積。這樣我可以通過某種範數去比較不同長方體在某種意義上的大小,而且很容易知道如果有任意乙個範數為0,則其他範數一定為0

2樓:microball

矩陣的范有好幾種,最常用的是 ,也就是線性變換 A 把單位球面上的向量集合 拉伸到最遠的值。

工程上,考慮 實矩陣

。令 ,也就是特徵值中絕對值最大的那個。可以證明注1 : 因為 是個對稱矩陣,所有特徵值都是非負實數。因此 也是非負實數。

注2 : 若 本身就是對稱矩陣 (例如物理中的 stress tensor,moment sensor,diffusion tensor 或統計中的 covariance matrix 等等),則 ,矩陣的範直接等於最大特徵值。

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