线性代数之——对角化和伪逆
这部分我们通过选择更好的基底来产生更好的矩阵。当我们的目标是对角化矩阵时,一个选择可以是一组特征向量基底,另外一个选择可以是两组基底,输入基底和输出基底是不一样的。这些左右奇异向量是矩阵四个基本子空间中标准正交的基向量,它们来自于 SVD。 事实上,所有对 \(A\) 的分解都可以看作是一个基的改变。在这里,我们只关注两个突出的例子,有一组基的 \(\Lambda\) 和有两组基的 \(\Sigma\) 。 \(S^{-1} AS=\Lambda\) 如果输入和输出基都是 \(A\) 的特征值。 \(U^{-1} AV=\Sigma\) 如果这些基分别是 \(A^TA\) 和 \(AA^T\) 的特征值。 只有当 \(A\) 是方阵并且有 \(n\) 个不相关的特征向量时,我们才能将其对角化成 \(\Lambda\) 。而通过 SVD,任意矩阵都可以对角化成 \(\Sigma\) 。如果一个矩阵是对称的、反对称的或者正交的,那么有 \(A^TA=AA^T\) ,在这种情况下,奇异值是特征值的绝对值,上面的两个对角化形式除了一个 \(-1\) 或者 \(e^{i\theta}\) 的因子外是相同的。 另外,注意 Gram-Schmidt 分解 \(A=QR\) 只选择了一个新的基底,也就是通过 \(Q\) 给出的输出正交基,而输入基底则是标准基由 \(I\) 给出