QR分解-givens旋转与Householder变换

目录

  • 一、Householder QR分解
    • Householder矩阵
    • Householder变换
    • Householder QR分解
    • Householder物理意义
  • 二、Givens 旋转QR分解
    • 功能表现
    • 计算方式
    • QR分解
  • 三、QR分解适用情况

一、Householder QR分解

Householder矩阵

QR分解-givens旋转与Householder变换_第1张图片

Householder变换

QR分解-givens旋转与Householder变换_第2张图片
同理
QR分解-givens旋转与Householder变换_第3张图片
例子:将列向量其他元素置零
QR分解-givens旋转与Householder变换_第4张图片

Householder QR分解

按列消元,一列一列操作
QR分解-givens旋转与Householder变换_第5张图片QR分解-givens旋转与Householder变换_第6张图片

详细消元顺序见:householder进行QR分解
matlab代码
QR分解-givens旋转与Householder变换_第7张图片

Householder物理意义

QR分解-givens旋转与Householder变换_第8张图片
矩阵H叫做初等反射矩阵,或称为Householder矩阵。Hs=t的变换叫做Householder变换。
在这里插入图片描述

二、Givens 旋转QR分解

功能表现

QR分解-givens旋转与Householder变换_第9张图片要把xi变为0,使用x_k把x_i变为0,givens矩阵计算需要使用xi,xk为xi同一列对角矩阵的元素,也可以选择同一列的其他元素

计算方式

注:Givens旋转每次变化的是第i行和第j行
QR分解-givens旋转与Householder变换_第10张图片

QR分解

QR分解-givens旋转与Householder变换_第11张图片
超定矩阵,QR分解实例
QR分解-givens旋转与Householder变换_第12张图片
QR分解-givens旋转与Householder变换_第13张图片
QR分解注意事项:

  • 从左到右逐列执行。
  • 每一列,从下往上执行。
  • 每一次的Givens矩阵由要消为0 的元素和对应对角线的元素确定。

参考:消元顺序

三、QR分解适用情况

如下图所示矩阵,前面几列为0元素更多,可以使用givens消元,后面0元素更少,可以使用householder消元,householder计算矩阵更小
QR分解-givens旋转与Householder变换_第14张图片
图一顺序不适合givens,消去第一列后整个矩阵都会fill,图二更适合,m*n,消元n次就可以得到上三角矩阵
QR分解-givens旋转与Householder变换_第15张图片

参考文献:ppt QR分解

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