数学概念

一、黎曼流形

什么是流形?粗浅地说,2维流形就是3维空间的2维曲面。3维流形就比较难想象,因为在4维空间才能完全“看到”3维流形。流形的特点是在流形上每一点都可以建立局部座标系(实空间)
在座标空间中,座标函数可以确定邻域的拓朴性质。比如,在2维流形上每一点都可以建立座标平面。既然有了空间,就可以在空间中引进度量。所谓度量就是空间中点与点之间的“距离”或“长度”。如果在流形的(局部)空间中可以建立黎曼度量(即存在黎曼度量),这个流形就是黎曼流形。所谓黎曼度量就是黎曼空间(黎曼几何,一种非欧几何)的度量,粗浅地说,黎曼度量就是空间中点与点之间的“弧度”
不是所有的流形都有黎曼度量。比如,2维流形是平面,它的度量是欧氏度量;相对论中的4维时-空流形,它的度量就不是黎曼度量。有人说,有多少数学家就有多少空间。这话当然不对。因为数学上的概念是数学逻辑发展的结果或物理概念的映照。你可以建立“你的空间”和“你的微分方程”来进行研究,但实际上是没有数学意义或物理意义。这就是为什么至今人们只研究有限种数学空间和微分方程。
黎曼流形作为一个几何概念有很多实际应用。一些物理和技术系统的问题都可以表示为黎曼流形问题。比如,将惯量矩阵看作黎曼度量,力学中的拉格朗日方程就可以表示为黎曼流形,而方程的解就是黎曼流形上的测地线(测地线是曲面上最短的一条曲线)。机械动力系统可以用拉格朗日方程表示。在系统中引进控制量,就变为控制系统问题。这种控制系统问题可以转换为黎曼流形问题,即微分几何控制问题。
比较有意思的是,许多理论物理的研究结果都可以用几何来解释。并且物理研究结果和几何学研究结果经常不谋而合。从量的角度来看,一种物理系统可以由某种几何学来表示。
转载自:http://blog.sina.com.cn/chenmingzhe

二、Euclidean-embedding

Euclidean embedding problem: given a matrix D of interpoint(点间) dissimilarities(测度), find a configuration of points whose interpoint Euclidean distances match the dissimilarities closely.

三、相异度矩阵

相异度矩阵存储n个对象两两之间的相似性,表现形式是一个n×n维的矩阵。d(i,j)是对象i和j之间相异性的量化表示,通常为非负值,两个对象越相似或“接近”,其值越接近0,越不同,其值越大,且d(i,j)= d(j,i),d(i,i)=0。
相异度矩阵是对象—对象结构的一种数据表达方式,多数聚类算法都是建立在相异度矩阵基础上,如果数据是以数据矩阵形式给出的,就要将数据矩阵转化为相异度矩阵。对象间的相似度或相异度是基于两个对象间的距离来计算的。

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