奇异值分解-通俗教程

Singular value Decomposition(SVD) A Fast Track Tutorial这篇论文对奇异值分解以实例的形式进行了很简单直观的解释,看完之后给人恍然大悟的感觉,特拿过来分享一下。

 

奇异值分解-通俗教程_第1张图片

奇异值分解-通俗教程_第2张图片

奇异值分解-通俗教程_第3张图片

 

以下是从wiki上拿过来的概念解释:


1.  奇异值分解(singular value decomposition)是线性代数中一种重要的矩阵分解。

假设M是一个m×n阶矩阵,其中的元素全部属于域K,也就是实数域或复数域。如此则存在一个分解使得

                                                       M=UEV^{*}

其中 U是m×m阶酉矩阵;

E是m×n阶非负实数对角矩阵;

V*,即V的共轭转置(也即V的转置),是n×n阶酉矩阵。

这样的分解就称作M的奇异值分解

E对角线上的元素E_{(i,i))} 即为M奇异值

常见的做法是将奇异值由大而小排列。如此E便能由M唯一确定了。(虽然UV仍然不能确定。)

(1)若一n行n列的复数矩阵U满足

                                                           U^{*}U=UU^{*}=I_{n}

其中U^{*}U=UU^{*}=I_{n}为n阶单位矩阵,U^{*}U的共轭转置,则U称为酉矩阵(又译作幺正矩阵么正矩阵。英文:Unitary Matrix, Unitary是归一单位的意思)。

即,矩阵U为酉矩阵,当且仅当其共轭转置U^{*}为其逆矩阵:

                                                        U^{*}=U^{-1}

(2)共轭转置矩阵共轭转置(又称埃尔米特共轭埃尔米特转置)定义为:

                                                                   A^{^{*}} = \bar{A^{T}}

 其中,是矩阵A的转置,\bar{A}表示对矩阵A中的元素取复共轭。

例子:

奇异值分解-通俗教程_第4张图片

 

(3)  其他符号的解释

      E对角线上的元素为M的奇异值(即M的特征值开平方) 

      V是特征向量组成的矩阵      

      U=MVE^{-1}

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