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1. 共轭转置矩阵(1)定义矩阵A的共轭转置定义为:其中表示矩阵i行j列上的元素,表示标量的复共轭。这一定义也可以写作:其中是矩阵A的转置,表示对矩阵A中的元素取复共轭。在线性代数中,矩阵A的共轭转置矩阵往往用或 表示。(2)基本评注如果A的元素是实数,那么A*与A的转置AT相等。把复值方块矩阵视为复数的推广,以及把共轭转置视为共轭复数的推广通常是非常有用的。 元素为的方块矩阵A称为:l 埃尔米特矩阵或自伴矩阵,如果A = A*,也就是说, ;l 斜埃尔米特矩阵或反埃尔米特矩阵,如果A = A*,也就是说, ;l 正规矩阵,如果。l 即使A不是方块矩阵,A*A和AA*仍然是埃尔米特矩阵和半正定矩阵。(3) 性质l 若矩阵A、B维数相同,则(A + B)* = A* + B*。l (rA)* = r*A*,其中r为复数,r*为r的复共轭。l (AB)* = B*A*,其中A为m行n列的矩阵,B为n行p列矩阵。l (A*)* = Al 若A为方阵,则det(A*) = (det A)*,且tr(A*) = (tr A)*l A是可逆矩阵, 当且仅当 A*可逆,且有l A*的特征值是A的特征值的复共轭。l = ,其中A为m行n列的矩阵,复向量x为n维列向量,复向量y为m维列向量,为复数的内积。2. 奇异值(1)奇异值的定义设,且的特征值为称为矩阵的正奇异值,简称奇异值。说明:A的正奇异值个数恰等于,并且与有相同的奇异值。(2)引理、补充l 引理1 :设,与的特征值均为非负实数。l 引理2:设,则。l 设,对于Hermite 矩阵,设,有r个非0特征值,分别记为,则l 即与非0特征值相同,并且非零特征值的个数为。l 酉矩阵:指的是n阶复方阵U的n个列向量是U空间的一个标准正交基,则U是酉矩阵。一个简单的充分必要判别准则是方阵U的转置共扼距阵乘以U 等于单位阵,则U是酉矩阵。l 标准正交基:若向量空间的基是正交向量组,则称其为向量空间的正交基,若正向向量组的每个向量都是单位向量,则称其为向量空间的标准正交基。3. 奇异值分解(1)奇异值分解定理:设是的正奇异值,则存在阶酉矩阵及阶酉矩阵,使 或 其中,则该式称为矩阵的奇异值分解。 称为矩阵的酉等价标准型。推论: 在矩阵A的奇异值分解中,U的列向量为的特征向量, V的列向量为的特征向量。(2) 奇异值分解方法法一:利用矩阵求解1】 求矩阵的酉相似对角矩阵及酉相似矩阵;2】 记3】 令 4】 扩充 为酉矩阵5】 构造奇异值分解 法二: 利用矩阵求解1】 先求矩阵的酉相似对角矩阵及酉相似矩阵;2】 记3】 令 4】 扩充为酉矩阵 5】 构造奇异值分解 (3)奇异值分解的应用见另外的文档
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