吴恩达机器学习 8.3 线性代数回顾(Linear Algebra Review)

it2024-11-02  12

3.1 矩阵和向量

如图:这个是4×2矩阵,即4行2列,如$m$为行,$n$为列,那么$m×n$即4×2

矩阵的维数即行数×列数

矩阵元素(矩阵项):$A=\left[ \begin{matrix} 1402 & 191 \ 1371 & 821 \ 949 & 1437 \ 147 & 1448 \\end{matrix} \right]$

$A_{ij}$指第$i$行,第$j$列的元素。

向量是一种特殊的矩阵,讲义中的向量一般都是列向量,如: $y=\left[ \begin{matrix} {460} \ {232} \ {315} \ {178} \\end{matrix} \right]$

为四维列向量(4×1)。

如下图为1索引向量和0索引向量,左图为1索引向量,右图为0索引向量,一般我们用1索引向量。

$y=\left[ \begin{matrix} {{y}{1}} \ {{y}{2}} \ {{y}{3}} \ {{y}{4}} \\end{matrix} \right]$,$y=\left[ \begin{matrix} {{y}{0}} \ {{y}{1}} \ {{y}{2}} \ {{y}{3}} \\end{matrix} \right]$

3.2 加法和标量乘法

参考视频: 3 - 2 - Addition and Scalar Multiplication (7 min).mkv

矩阵的加法:行列数相等的可以加。

例:

矩阵的乘法:每个元素都要乘

组合算法也类似。

3.3 矩阵向量乘法

参考视频: 3 - 3 - Matrix Vector Multiplication (14 min).mkv

矩阵和向量的乘法如图:$m×n$的矩阵乘以$n×1$的向量,得到的是$m×1$的向量

算法举例:

3.4 矩阵乘法

参考视频: 3 - 4 - Matrix Matrix Multiplication (11 min).mkv

矩阵乘法:

$m×n$矩阵乘以$n×o$矩阵,变成$m×o$矩阵。

如果这样说不好理解的话就举一个例子来说明一下,比如说现在有两个矩阵$A$和$B$,那么它们的乘积就可以表示为图中所示的形式。

 

3.5 矩阵乘法的性质

参考视频: 3 - 5 - Matrix Multiplication Properties (9 min).mkv

矩阵乘法的性质:

矩阵的乘法不满足交换律:$A×B≠B×A$

矩阵的乘法满足结合律。即:$A×(B×C)=(A×B)×C$

单位矩阵:在矩阵的乘法中,有一种矩阵起着特殊的作用,如同数的乘法中的1,我们称这种矩阵为单位矩阵.它是个方阵,一般用 $I$ 或者 $E$ 表示,本讲义都用 $I$ 代表单位矩阵,从左上角到右下角的对角线(称为主对角线)上的元素均为1以外全都为0。如:

$A{{A}^{-1}}={{A}^{-1}}A=I$

对于单位矩阵,有$AI=IA=A$

3.6 逆、转置

参考视频: 3 - 6 - Inverse and Transpose (11 min).mkv

矩阵的逆:如矩阵$A$是一个$m×m$矩阵(方阵),如果有逆矩阵,则:$A{{A}^{-1}}={{A}^{-1}}A=I$

我们一般在OCTAVE或者MATLAB中进行计算矩阵的逆矩阵。

矩阵的转置:设$A$为$m×n$阶矩阵(即$m$行$n$列),第$i $行$j $列的元素是$a(i,j)$,即:$A=a(i,j)$

定义$A$的转置为这样一个$n×m$阶矩阵$B$,满足$B=a(j,i)$,即 $b (i,j)=a(j,i)$($B$的第$i$行第$j$列元素是$A$的第$j$行第$i$列元素),记${{A}^{T}}=B$。(有些书记为A'=B)

直观来看,将$A$的所有元素绕着一条从第1行第1列元素出发的右下方45度的射线作镜面反转,即得到$A$的转置。

例:

${{\left| \begin{matrix} a& b \ c& d \ e& f \\end{matrix} \right|}^{T}}=\left|\begin{matrix} a& c & e \ b& d & f \\end{matrix} \right|$

矩阵的转置基本性质:

$ {{\left( A\pm B \right)}^{T}}={{A}^{T}}\pm {{B}^{T}} $ ${{\left( A\times B \right)}^{T}}={{B}^{T}}\times {{A}^{T}}$ ${{\left( {{A}^{T}} \right)}^{T}}=A $ ${{\left( KA \right)}^{T}}=K{{A}^{T}} $

matlab中矩阵转置:直接打一撇,x=y'。

最新回复(0)