【矩阵论】第六章:广义逆

Posted by ShawnD on December 28, 2021

广义逆

$A \in \mathbb{R}^{m \times n}$, 如果存在 $X \in \mathbb{R}^{n \times m}$

  • $AXA = A$
  • $XAX = X$
  • $(AX)^T = AX$
  • $(XA)^T = XA$

称 $X$ 为 $A$ 的 MP 逆, 也叫广义逆, 伪逆, 记为 $A^{\dagger}$.

  • $A^{\dagger}$ 对一切 $A$ 都存在
  • $A^{\dagger}$ 唯一
  • 广泛应用
  • 可算

几何解释:

\[A: \mathbb{R}^{n} \rightarrow \mathbb{R}^m\] \[X \rightarrow AX\] \[A = (\alpha_1, \alpha_2, ..., \alpha_n)\] \[X = \left[\begin{matrix} x_1 \\ x_2 \\ \cdots \\ x_n \end{matrix}\right]\] \[AX = \sum_{k=1}^n x_k \alpha_k\]

广义逆的计算

一种是奇异值分解, 但是这种手算十分麻烦。

\[\Sigma = \left[\begin{matrix} \sigma_1 & & & 0 \\ & ... & & 0 \\ & & \sigma_n & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \end{matrix}\right], \qquad \Sigma^{\dagger} = \left[\begin{matrix} \sigma_1 & & & 0 \\ & ... & & 0 \\ & & \sigma_n & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \end{matrix}\right]\] \[A = U\Sigma V^T \qquad A^{\dagger} = V\Sigma^{\dagger} U^T\]