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奇异值

定义

TL(V) ,那么 T奇异值(singular value)就是由 TT 的本征值构成的数组,并且每个本征值 λ 都要在这个数组中重复其本征空间的维数 dim E(λ,TT) 次。

奇异值分解

TL(V) 有奇异值 s1,,sn ,则 V 有两个规范正交基 e1,,enf1,,fn 使得对每个 vV 都有 Tv=s1v,e1f1++snv,enfn

证明: 因为 TT 是正算子,根据谱定理可知,有规范正交基 e1,,en 使得对于 1jn 均有 TTej=sjej 。 并且对每个 vV 均有

v=v,e1e1++v,enen

TT 作用于该等式两端可得

TTv=s1v,e1e1++snv,enen

T 做极分解,可知有等距同构 SL(V) 使得 T=STT ,将 S 作用于上边的等式,可得

STTv=s1v,e1Se1++snv,enSen

fj=Sej ,因为 S 是等距同构, 所以 fj=Sej=ej=1 ,所以 f1,,fn 也是一个规范正交基。那么上述等式就变成了

Tv=s1v,e1f1++snv,enfn

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