矩陣論中向量範數 矩陣範數 運算元範數的聯絡和區別?範數到底有

2021-03-20 02:45:18 字數 5955 閱讀 4699

1樓:匿名使用者

^直白的說:

向量的一種範數就理解成在某種度量下的長度,比如歐式空間,二範數:||x||_2=sqrt(sum(x_i^2))。

矩陣範數,通常是把矩陣拉長成一列,做向量範數。e.g 矩陣的f範數就是拉成向量之後的二範數。

運算元範數,運算元a(有窮維中的矩陣a), 作用在向量x上(乘法),||a||:=max(||ax||), s.t. ||x||=1.

至於作用,就是方便給一個抽象的空間(比如連續函式空間,函式就是一個「點」)引入極限、收斂等分析的性質,像矩陣核範數在矩陣***pressed sensing裡就挺重要~

矩陣範數與運算元範數有什麼區別?

2樓:匿名使用者

一、囊括範圍不同

1、矩陣範數:將一定的矩陣空間建立為賦範向量空間時為矩陣裝備的範數。

2、運算元範數:運算元範數(operate norm)是矩陣範數的一種。

二、應用形式表達不同

1、矩陣範數:應用中常將有限維賦範向量空間之間的對映以矩陣的形式表現,這時對映空間上裝備的範數也可以通過矩陣範數的形式表達。

2、運算元範數:運算元範數是矩陣範數的一種,設向量x是一個n維向量,a是一個n*n的矩陣,則a的運算元範數為max(ax/x),運算元範數也稱從屬範數,其中x≠0。

3樓:電燈劍客

對於矩陣而言,矩陣範數真包含運算元範數,也就是說任何一種運算元範數一定是矩陣範數,但是某些矩陣範數不能作為運算元範數(比如frobenius範數)。

矩陣的f-範數 的作用?

4樓:demon陌

作用:f範數是把一個矩陣中每個元素的平方求和後開根號。

應用中常將有限維賦範向量空間之間的對映以矩陣的形式表現,這時對映空間上裝備的範數也可以通過矩陣範數的形式表達。

矩陣範數除了正定性,齊次性和三角不等式之外,還規定其必須滿足相容性:║xy║≤║x║║y║。所以矩陣範數通常也稱為相容範數。

如果║·║α是相容範數,且任何滿足║·║β≤║·║α的範數║·║β都不是相容範數,那麼║·║α稱為極小範數。對於n階實方陣(或複方陣)全體上的任何一個範數║·║,總存在唯一的實數k>0,使得k║·║是極小範數。

5樓:我真不是玉兔

有些矩陣範數不可以由向量範數來誘導,比如常用的frobenius範數(也叫euclid範數,簡稱f-範數或者

e-範數):║a║f= ( ∑∑ aij^2 )^1/2

(a全部元素平方和的平方根)。容易驗證f-範數是相容的,但當min>1時f-範數不能由向量範數誘導

(||e11+e22||f=2>1)。可以證明任一種矩陣範數總有與之相容的向量範數。例如定義 ║x║=║x║,其中x=[x,x,…,x]是

由x作為列的矩陣。由於向量的f-範數就是2-範數,所以f-範數和向量的2-範數相容。

另外還有以下結論: ║ab║f <= ║a║f ║b║2 以及 ║ab║f <= ║a║2 ║b║f

這個要具體情況具體分析

6樓:匿名使用者

同求作用啊 誰給講講啊

f範數是把一個矩陣中每個元素的平方求和後開根號,具體作用也不清楚啊

什麼是矩陣的範數

7樓:小慎

在介紹主題之前,先來談一個非常重要的數學思維方法:幾何方法

。在大學之前,我們學習過一次函式、二次函式、三角函式、指數函式、對數函式等,方程則是求函式的零點;到了大學,我們學微積分、複變函式、實變函式、泛函等。我們一直都在學習和研究各種函式及其性質,

函式是數學一條重要線索,另一條重要線索——幾何

,在函式的研究中發揮著不可替代的作用,幾何是函式形象表達,函式是幾何抽象描述,幾何研究「形」,函式研究「數」,它們交織在一起推動數學向更深更抽象的方向發展。

函式圖象聯絡了函式和幾何,表達兩個數之間的變化關係,

對映推廣了函式的概念,使得自變數不再僅僅侷限於一個數,也不再侷限於一維,任何事物都可以拿來作對映,維數可以是任意維,傳統的函式圖象已無法直觀地表達高維物件之間的對映關係,這就要求我們在觀念中,把三維的幾何空間推廣到抽象的n維空間。

由於對映的物件可以是任何事物

,為了便於研究對映的性質以及數學表達,我們首先需要對對映的物件進行「量化」,取定一組「基」,確定事物在這組基下的座標,事物同構於我們所熟悉的抽象幾何空間中的點,事物的對映可以理解為從一個空間中的點到另一個空間的點的對映,而對映本身也是事物,自然也可以抽象為對映空間中的一個點,這就是泛函中需要研究的物件——函式。

從一個線性空間到另一個線性空間的線性對映,可以用一個矩陣來表達,矩陣被看線性作對映,線性對映的性質可以通過研究矩陣的性質來獲得,比如矩陣的秩反映了線性對映值域空間的維數,

矩陣範數反映了線性對映把一個向量對映為另一個向量,向量的「長度」縮放的比例。

範數是把一個事物對映到非負實數,且滿足非負性、齊次性、三角不等式,符合以上定義的都可以稱之為範數,所以,範數的具體形式有很多種(由內積定義可以匯出範數,範數還也可以有其他定義,或其他方式匯出),要理解矩陣的運算元範數,首先要理解向量範數的內涵。矩陣的運算元範數,是由向量範數匯出的,由形式可以知:

由矩陣運算元範數的定義形式可知,矩陣a把向量x對映成向量ax

,取其在向量x範數為1所構成的閉集下的向量ax範數最大值作為矩陣a的範數,即矩陣對向量縮放的比例的上界,矩陣的運算元範數是相容的。由幾何意義可知,矩陣的運算元範數必然大於等於矩陣譜半徑(最大特徵值的絕對值),矩陣運算元範數對應一個取到向量ax範數最大時的向量x方向,譜半徑對應最大特徵值下的特徵向量的方向。而矩陣的奇異值分解svd

,分解成左右各一個酉陣,和擬對角矩陣,可以理解為對向量先作旋轉、再縮放、最後再旋轉,奇異值,就是縮放的比例,最大奇異值就是譜半徑的推廣,所以,矩陣運算元範數大於等於矩陣的最大奇異值,酉陣在此運算元範數的意義下,範數大於等於1

。此外,不同的矩陣範數是等價的。

範數理論是矩陣分析的基礎,度量向量之間的距離、求極限等都會用到範數,範數還在機器學習、模式識別領域有著廣泛的應用。

8樓:匿名使用者

最通俗易懂的解釋是 矩陣的模 (就是所謂的絕對值)

矩陣範數的定義

9樓:中地數媒

1.第一種定義———p範數

設{x:‖x‖p=1},則對於給定的n階矩陣a存在相應的向量集合{ax:‖x‖p=1},定義

地球物理資料處理基礎

為從屬於某種向量範數的矩陣範數,簡稱從屬範數。因為是通過向量p範數定義的矩陣範數,也稱p範數或運算元範數。

由定義可知,‖x‖p的含義是向量集合{ax:‖x‖p=1}中各向量都有一個對應的範數,其中最大的就是‖x‖p。可見,這是具體的定義方法,其優點可以把矩陣範數與向量範數用一個公式聯絡起來,使兩者相容。

由於單位矩陣 ‖x‖p=1,所以‖i‖p=1是從屬範數的一個特徵。

矩陣範數有分別從屬於‖x‖1,‖x‖2和‖x‖∞的三種具體形式。

地球物理資料處理基礎

稱為列和範數(矩陣各列向量的「和範數」中最大者)。

地球物理資料處理基礎

稱為a的2-範數。式中ata稱為格蘭姆矩陣,λ1(ata)表示ata的最大特徵值。因為λ1(ata)就是ata的譜半徑,又稱‖a‖2是a的譜範數。

地球物理資料處理基礎

稱為行和範數(矩陣各行向量「和範數」中的最大者)。

2.第二種定義———f範數

定義:地球物理資料處理基礎

為a的f範數(frobenius),這是將向量2-範數概念直接推廣到rn×n空間中的範數,也可以把這種範數記為‖a‖e,稱為歐氏範數。

注意f範數不從屬於任何一種向量範數,它與‖x‖2相容,但並不從屬於‖x‖2。這時,單位陣i的任一種從屬範數

矩陣的範數怎麼求

10樓:小不懂餓

一般來講矩陣範數除了正定性,齊次性和三角不等式之外,還規定其必須滿足相容性:║xy║≤║x║║y║。所以矩陣範數通常也稱為相容範數。

如果║·║α是相容範數,且任何滿足║·║β≤║·║α的範數║·║β都不是相容範數,那麼║·║α稱為極小範數。對於n階實方陣(或複方陣)全體上的任何一個範數║·║,總存在唯一的實數k>0,使得k║·║是極小範數。

注:如果不考慮相容性,那麼矩陣範數和向量範數就沒有區別,因為mxn矩陣全體和mn維向量空間同構。引入相容性主要是為了保持矩陣作為線性運算元的特徵,這一點和運算元範數的相容性一致,並且可以得到mincowski定理以外的資訊。

什麼是範數?向量的範數公式是什麼?

11樓:匿名使用者

向量範數

定義1. 設 ,滿足

1. 正定性:║x║≥0,║x║=0 iff x=0

2. 齊次性:║cx║=│c│║x║,

3. 三角不等式:║x+y║≤║x║+║y║

則稱**中定義了向量範數,║x║為向量x的範數.

可見向量範數是向量的一種具有特殊性質的實值函式.

常用向量範數有,令x=( x1,x2,…,xn)t

1-範數:║x║1=│x1│+│x2│+…+│xn│

2-範數:║x║2=(│x1│2+│x2│2+…+│xn│2)^1/2

∞-範數:║x║∞=max(│x1│,│x2│,…,│xn│)

易得 ║x║∞≤║x║2≤║x║1≤n1/2║x║2≤n║x║∞

定理1.**中任意兩種向量範數║x║α,║x║β是等價的,即有m,m>0使

m║x║α≤║x║β≤m║x║

可根據範數的連續性來證明它.由定理1可得

定理2.設是**中向量序列,x是**中向量,則

║x(k)-x║→0(k→∞) iff xj(k)-xj→0,j=1,2,…,n(k→

∞)其中xj(k)是x(k)的第j個分量,xj是x的第j個分量.此時稱收斂於x,記作x(k)

→x(k→∞),或 .

三、 矩陣範數

定義2. 設 ,滿足

1. 正定性:║x║≥0,║x║=0 iff x=0

2. 齊次性:║cx║=│c│║x║,

3. 三角不等式:║x+y║≤║x║+║y║

4. 相容性: ║xy║≤║x║║y║

則稱**×n中定義了矩陣範數,║x║為矩陣x的範數.

注意, 矩陣x可視為n2維向量,故有前三條性質.因此定理1,2中向量的等價性和向量

序列收斂的概念與性質等也適合於矩陣.第四條,是考慮到矩陣乘法關係而設.更有矩

陣向量乘使我們定義矩陣範數向量範數的相容性:

║ax║≤║a║║x║

所謂由向量範數誘匯出的矩陣範數與該向量範數就是相容的.

定理3. 設a是n×n矩陣,║?║是n維向量範數則

║a║=max= max

是一種矩陣範數,稱為由該向量範數誘匯出的矩陣範數或運算元範數,它們具有相容性

或者說是相容的.

單位矩陣的運算元範數為1

可以證明任一種矩陣範數總有與之相容的向量範數.例如定義:

║x║=║x║,x=(xx…x)

常用的三種向量範數誘匯出的矩陣範數是

1-範數:║a║1= max=

2-範數:║a║2=max= ,λ1是aha的

最大特徵值.

∞-範數:║a║∞=max=

此外還有frobenius範數: .它與向量2-範數相容.但非向量範數誘匯出的矩陣範數.

四、 矩陣譜半徑

定義3.設a是n×n矩陣,λi是其特徵值,i=1,2,…,n.稱

為a的譜半徑.

譜半徑是矩陣的函式,但非矩陣範數.對任一矩陣範數有如下關係:

ρ(a)≤║a║

因為任一特徵對λ,x,ax=λx,令x=(xx…x),可得ax=λx.兩邊取範數,由矩陣範數的

相容性和齊次性就匯出結果.

定理3.矩陣序列i,a,a2,…ak,…收斂於零的充分必要條件是ρ(a)

內積與矩陣範數,什麼是矩陣的範數

內容來自使用者 greathellok 範數 用於度量 量 大小的概念 1.引言 實數的絕對值 是數軸上的點到原點的距離 複數的模 是平面上的點到原點的距離 還有其他刻畫複數大小的方法 準則 如 1 2 2.向量的範數 p 範數 1 示例 3.矩陣 運算元 的範數 2 矩陣的譜半徑 設是階矩陣,稱 ...

如何求矩陣的一範數一範數和二範數有啥區別

一 求法 1 範數 a 1 max 列和範數,a每一列元素絕對值之和的最大值 其中 ai1 第一列元素絕對值的和 ai1 a11 a21 an1 其餘方法相同 2 範數 a 2 a的最大奇異值 max 其中a h為a的轉置共軛矩陣 二 區別 1 意義不同 1 範數是指向量 矩陣 裡面非零元素的個數,...

向量的二範數等於1說明什麼,一個向量的2範數等於1是什麼意思

1 範數 是指向量 矩陣 裡面非零元素的個數。類似於求棋盤上兩個點間 內的沿方格邊緣的距離。容x 1 sum abs xi 2 範數 或euclid範數 是指空間上兩個向量矩陣的直線距離。類似於求棋盤上兩點見的直線距離 無需只沿方格邊緣 一個向量的2範數等於1是什麼意思 1 範數 是來指向量 矩 源...