【数学与算法】奇异矩阵、奇异值、奇异值分解、奇异性

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了【数学与算法】奇异矩阵、奇异值、奇异值分解、奇异性。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

我们经常会碰到几个名词很相近的一些数学术语,例如奇异矩阵、奇异值、奇异值分解、奇异性,经常会混淆,这里把它们的定义放在一起,做一下总结:

1.奇异矩阵:

奇异矩阵是线性代数的概念,就是该矩阵的秩不是满秩

  • 首先,看这个矩阵是不是方阵,即行数和列数相等的矩阵,若行数和列数不相等,那就谈不上奇异矩阵和非奇异矩阵;
  • 然后,再看此矩阵的行列式 ∣ A ∣ \color{red}|A| A是否等于0,若 ∣ A ∣ = 0 \color{red}|A|=0 A=0,称矩阵 A A A奇异矩阵;若 ∣ A ∣ ≠ 0 \color{red}|A|≠0 A=0,称矩阵 A A A为非奇异矩阵。
  • 同时,由 ∣ A ∣ ≠ 0 \color{red}|A|≠0 A=0可知矩阵A可逆,这样可以得出另外一个重要结论:可逆矩阵就是非奇异矩阵,非奇异矩阵也是可逆矩阵
  • 如果 A A A奇异矩阵,则 A X = 0 \color{red}AX=0 AX=0 有无穷解, A X = b \color{red}AX=b AX=b 有无穷解或者无解;
  • 如果 A A A非奇异矩阵,则 A X = 0 \color{red}AX=0 AX=0 有且只有唯一零解, A X = b \color{red}AX=b AX=b 有唯一解。

2.奇异值和奇异值分解:

这篇博客奇异值的物理意义是什么,是讲解奇异值的作用,有例子分析使用奇异值分解来进行图像压缩图像去噪,并且对于不是方阵的矩阵也可以分解。

图像压缩图像去噪用的方法都是奇异值分解,过程也是一样,但是他们的目的不一样:

  • 当我们想要压缩图像进行传输时,我们可以用奇异值分解;
  • 当我们想要对图像进行去噪时,我们也可以用奇异值分解;

这就像,我们想要看电影,我们可以使用电脑;我们想要打游戏,我们也可以使用电脑。


该博客的核心是:
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这里做一下说明: u u u v v v都是列向量, u u u列向量的维度等于 A m ∗ n A_{m*n} Amn的行数m、 v v v列向量的维度等于 A A A的列数n,那么 u v T uv^T uvT就是 (mx1)*(1xn)=mxn的矩阵,但是 u v T uv^T uvT的秩必定为1。
例如:
[ 1 2 3 ] ∗ [ 6 7 8 ] = [ 1 ∗ 6 1 ∗ 7 1 ∗ 8 2 ∗ 6 2 ∗ 7 2 ∗ 8 3 ∗ 6 3 ∗ 7 3 ∗ 8 ] \begin{bmatrix} 1\\2\\3\\ \end{bmatrix} * \begin{bmatrix} 6&7&8\\ \end{bmatrix} =\begin{bmatrix} 1*6&1*7&1*8\\2*6&2*7&2*8\\3*6&3*7&3*8\\ \end{bmatrix} 123[678]=162636172737182838
可以看到,上面等式右边的矩阵秩必定为1。

【奇异值分解】 在 【图像压缩】 的运用:

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这篇博客奇异值分解是讲解怎么进行SVD奇异值分解,包括求 U U U V V V、奇异值矩阵 Σ \Sigma Σ。主要内容如下:
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3.奇异性:

奇异矩阵,数学和算法,数学文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-734836.html

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