矩阵分析课件 3
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《矩阵分析》课件
方阵 行数和列数相等的矩阵称为方阵。
01
对角矩阵
除主对角线外的元素全为零的方阵称 为对角矩阵。
03
对称矩阵
设$A = (a_{ij})$为$n$阶方阵,若对任意$i, j$都有$a_{ij} = a_{ ji}$,则称$A$为对称矩
阵。
05
02
零矩阵
所有元素都是零的矩阵称为零矩阵,记作 $O$。
04
非零行的首非零元所在列在上一行的 首非零元所在列的右边。
同一行的所有非零元均在首非零元的 右边。
线性无关组与基础解系
线性无关组:一组向量线性无关当且仅当它们不能 由其中的部分向量线性表示出来。换句话说,只有 当这组向量中任何一个向量都不能由其余向量线性 表示时,这组向量才是线性无关的。
基础解系中的解向量线性无关。
当B=I时,广义特征值问题退化为普通的特征值问题。此外,广义特征值问题可以通 过相似变换转化为普通的特征值问题进行求解。
06
CATALOGUE
矩阵函数与微分学在矩阵分析中应用
矩阵函数定义及性质
矩阵函数的性质 矩阵函数的转置、逆和行列式等运算也遵循相应的矩
阵运算规则。
矩阵函数的定义:设$A(t)=(a_{ij}(t))$是一个 $ntimes n$矩阵,其元素$a_{ij}(t)$是变量$t$ 的函数,则称$A(t)$为矩阵函数。
Gauss消元法原理
LU分解求解线性方程组
通过行变换将矩阵化为上三角矩阵, 从而解线性方程组。
将Ax=b转化为LUx=b,通过前向替 换和后向替换求解。
LU分解定义
将矩阵分解为一个下三角矩阵L和一个 上三角矩阵U的乘积。
QR分解原理及实现
QR分解定义
同济大学--矩阵分析课件---矩阵论§3.4
3
由等价命题有 V=V1⊕V2.
定理: 设U 是线性空间V 的子空间,则一定存在V的一个 子空间W, 使 V=U⊕W, 称W为U在V中的直和补. (直和补一般不是唯一的). 证明: 取U 的一个基 α1,…, αm, 由基的扩充定理,存在
α m +1 ,
, α n 使得 α1 ,
, α m , α m +1 ,
Rx = { ( x ,0,0)T | x ∈ R } R y = { (0, y ,0)T | y ∈ R }
R yz = { (0, y , z )T | y , z ∈ R }
求 Rx⊕ Ry ,Rx⊕ Ryz 。 解: T R x ⊕ R y = { ( x , y ,0 ) | x , y ∈ R }
, α n 构成V的一个基.
取 W = 〈α m +1 ,
,α n 〉
由等价命题有 V=U⊕W. 定义:设V1 ,V2, … ,Vr 是线性空间V 的子空间,如果和 V1+V2+…+Vr中每个向量 α 的分解式
α = α1 + α 2 +
+ α r (α i ∈Vi , i = 1, 2, , r ) 是唯一的, 则称这个和为直和,记作 V1 ⊕ V2 ⊕ ⊕ Vr .
(2) 零向量的分解式是唯一的; (3) V1 ∩ V2 = {O} ; (4) V1的一个基与V2的一个基的并集是V1+V2的基; (5) dim (V1 + V2 ) = dim V1 + dim V2
1
证明: 由维数公式
所以: (3) ⇔ (4) ⇔ (5) (1) ⇒ (2) V1 , V2为线性空间,O∈ V1+V2 ∵ 子设V1 ,V2, … ,Vr 是线性空间V 的子空间,则下述 命题等价: (1) V1+V2+…+Vr 是直和; (2) 零向量O的分解式唯一; (3) 把V1 ,V2, … ,Vr 任意分成两组,
由等价命题有 V=V1⊕V2.
定理: 设U 是线性空间V 的子空间,则一定存在V的一个 子空间W, 使 V=U⊕W, 称W为U在V中的直和补. (直和补一般不是唯一的). 证明: 取U 的一个基 α1,…, αm, 由基的扩充定理,存在
α m +1 ,
, α n 使得 α1 ,
, α m , α m +1 ,
Rx = { ( x ,0,0)T | x ∈ R } R y = { (0, y ,0)T | y ∈ R }
R yz = { (0, y , z )T | y , z ∈ R }
求 Rx⊕ Ry ,Rx⊕ Ryz 。 解: T R x ⊕ R y = { ( x , y ,0 ) | x , y ∈ R }
, α n 构成V的一个基.
取 W = 〈α m +1 ,
,α n 〉
由等价命题有 V=U⊕W. 定义:设V1 ,V2, … ,Vr 是线性空间V 的子空间,如果和 V1+V2+…+Vr中每个向量 α 的分解式
α = α1 + α 2 +
+ α r (α i ∈Vi , i = 1, 2, , r ) 是唯一的, 则称这个和为直和,记作 V1 ⊕ V2 ⊕ ⊕ Vr .
(2) 零向量的分解式是唯一的; (3) V1 ∩ V2 = {O} ; (4) V1的一个基与V2的一个基的并集是V1+V2的基; (5) dim (V1 + V2 ) = dim V1 + dim V2
1
证明: 由维数公式
所以: (3) ⇔ (4) ⇔ (5) (1) ⇒ (2) V1 , V2为线性空间,O∈ V1+V2 ∵ 子设V1 ,V2, … ,Vr 是线性空间V 的子空间,则下述 命题等价: (1) V1+V2+…+Vr 是直和; (2) 零向量O的分解式唯一; (3) 把V1 ,V2, … ,Vr 任意分成两组,
同济大学--矩阵分析课件---矩阵论§3.5
⎛ n ⎞ T (α + β ) = T ⎜ ∑ ( k i + l i ) α i ⎟ ⎝ i =1 n ⎠ n n = ∑ ( ki + li )β i = ∑ ki β i + ∑ li β i = T (α ) + T ( β ) ,
i =1 i =1 i =1
⎛ n ⎞ ⎛ n ⎞ T ( λα ) = T ⎜ λ ∑ kiα i ⎟ = T ⎜ ∑ λ kiα i ⎟ ⎝ i =1 ⎠ ⎝ i =1 ⎠ n = ∑ λ k i β i = λ T (α ) .
11
⎡ kTT −1 (α ) ⎤ = T −1 ⎡ kT T −1 (α ) ⎤ T ( kα ) = T ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ −1 ⎡T kT −1 (α ) ⎤ = T −1T kT −1 (α ) =T ⎣ ⎦ = kT −1 (α ) .
−1 −1
(
) (
( )(
)
)
注:当T 可逆时,可以定义T 的负整数幂,即 ∀n ∈ Z + , n −n −1 定义 T = T .
§3.5
线性变换(线性映射)
定义: 若在数域F 的线性空间V上,有一种规则T,使得 ' V中任意向量α 对应于V中唯一向量α T (α ) , 规则T 称为V 的变换, ' 称为α的像,α 称为 α ' 的原像. α
T : V ⎯⎯ V →
α
α = T (α )
'
如果变换T 又满足下面条件: ∀α , β ∈V 和 k ∈ F 有
α = T (α ) = Aα ∈ R
'
n
⇒ T是线性变换,由方阵A所确定的线性变换也
通常用A表示.
矩阵分析课件
矩阵分析课件
• 波士顿矩阵的基本应用法则。
• 第一法则:成功的月牙环。在企业所从事的事业领域内 各种产品的分布若显示月牙环形,这是成功企业的象征, 因为盈利大的产品不只一个,而且这些产品的销售收入 都比较大,还有不少明星产品。问题产品和瘦狗产品的 销售量都很少。若产品结构显示的散乱分布,说明其事 业内的产品结构未规划好,企业业绩必然较差。这时就 应区别不同产品,采取不同策略。
矩阵分析在经营管理中的应用
矩阵分析课件
一、波斯顿矩阵
波斯顿矩阵是美国波斯顿咨询公司(BCG)在1960年 为一家造纸公司咨询时而提出的一种投资组合分析方法。 该矩阵是用两次衡量标准构成的矩阵,它把需求数量的 增长率作为战略经营领域的预期衡量标准,把企业的相 对市场占有率作为竞争地位的衡量标准。任何一个战略 经营领域在未来的增长率被估测、相对的市场 占有率被
矩阵分析课件
• (3)问号产品 • 它是处于高增长率、低市场
占有率象限内的产品群。前 者说明市场机会大,前景好, 而后者则说明在市场营销上 存在问题。其财务特点是利 润率较低,所需资金不足, 负债比率高。选择性投资战 略;采用智囊团式或项目小 组结构;选拔有规划能力、敢 冒风险、有才干的人负责。 •
矩阵分析课件
14
• 三、产品—市场演变矩阵
• 美国学者霍福尔(C.W.Hofer)扩展了波士顿咨询集团和通用 电器公司的评价方法,把矩阵扩展为15个区域,并按照 各个经营单位的产品——市场发展阶段和竞争地位,画 出它们在霍福尔矩阵中的位置。
矩阵分析课件
整顿 成熟 衰退
矩阵分析课件
• 四、Swot矩阵
• SWOT分析法模型(也称TOWS分析法)即态势分析法, 经常被用于企业战略制定、竞争对手分析等场合。
• 波士顿矩阵的基本应用法则。
• 第一法则:成功的月牙环。在企业所从事的事业领域内 各种产品的分布若显示月牙环形,这是成功企业的象征, 因为盈利大的产品不只一个,而且这些产品的销售收入 都比较大,还有不少明星产品。问题产品和瘦狗产品的 销售量都很少。若产品结构显示的散乱分布,说明其事 业内的产品结构未规划好,企业业绩必然较差。这时就 应区别不同产品,采取不同策略。
矩阵分析在经营管理中的应用
矩阵分析课件
一、波斯顿矩阵
波斯顿矩阵是美国波斯顿咨询公司(BCG)在1960年 为一家造纸公司咨询时而提出的一种投资组合分析方法。 该矩阵是用两次衡量标准构成的矩阵,它把需求数量的 增长率作为战略经营领域的预期衡量标准,把企业的相 对市场占有率作为竞争地位的衡量标准。任何一个战略 经营领域在未来的增长率被估测、相对的市场 占有率被
矩阵分析课件
• (3)问号产品 • 它是处于高增长率、低市场
占有率象限内的产品群。前 者说明市场机会大,前景好, 而后者则说明在市场营销上 存在问题。其财务特点是利 润率较低,所需资金不足, 负债比率高。选择性投资战 略;采用智囊团式或项目小 组结构;选拔有规划能力、敢 冒风险、有才干的人负责。 •
矩阵分析课件
14
• 三、产品—市场演变矩阵
• 美国学者霍福尔(C.W.Hofer)扩展了波士顿咨询集团和通用 电器公司的评价方法,把矩阵扩展为15个区域,并按照 各个经营单位的产品——市场发展阶段和竞争地位,画 出它们在霍福尔矩阵中的位置。
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整顿 成熟 衰退
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• 四、Swot矩阵
• SWOT分析法模型(也称TOWS分析法)即态势分析法, 经常被用于企业战略制定、竞争对手分析等场合。
《MATLAB矩阵分析》PPT课件
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24
2.三角阵 三角阵又进一步分为上三角阵和下三角阵, 所谓上三角阵,即矩阵的对角线以下的元 素全为0的一种矩阵,而下三角阵则是对角 线以上的元素全为0的一种矩阵。
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25
(1) 上三角矩阵 求矩阵A的上三角阵的MATLAB函数是triu(A)。 triu(A)函数也有另一种形式triu(A,k),其功能是 求矩阵A的第k条对角线以上的元素。例如,提取 矩阵A的第2条对角线以上的元素,形成新的矩阵 B。 (2) 下三角矩阵 在MATLAB中,提取矩阵A的下三角矩阵的函数 是tril(A)和tril(A,k),其用法与提取上三角矩阵的 函数triu(A)和triu(A,k)完全相同。
(6) 帕斯卡矩阵 我们知道,二次项(x+y)n展开后的系数随n 的增大组成一个三角形表,称为杨辉三角 形。由杨辉三角形表组成的矩阵称为帕斯 卡(Pascal)矩阵。函数pascal(n)生成一个n阶 帕斯卡矩阵。
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14
• 杨辉三角是一个由数字排列成的三角形数表,一般形式如下: 1 11 121 1331 14641 1 5 10 10 5 1 1 6 15 20 15 6 1 ...................................................... 杨辉三角最本质的特征是,它的两条斜边都是由数字1组成的,而其 余的数则是等于它肩上的两个数之和。
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35
2.矩阵的范数及其计算函数 MATLAB提供了求3种矩阵范数的函数,其 函数调用格式与求向量的范数的函数完全 相同。
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36
在线性方程组Ax=b两边各左乘A-1,有 A-1Ax=A-1b 由于A-1A=I,故得 x=A-1b 例3.8 用求逆矩阵的方法解线性方程组。 命令如下: A=[1,2,3;1,4,9;1,8,27]; b=[5,-2,6]'; x=inv(A)*b
矩阵分析3ppt课件
3. 哈密顿-开莱定理及矩阵的最小多项式
第三章 矩阵的标准形与若干分解形式
应用 计算矩阵多项式
1 0 2
例 A0 1 1 ,求(A) 2A8 3A5 A4 A2 4
0 1 0
特征多式E- A 3 21,于是A3 2A10 (A) (2A5 4A3 5A2 9A)(A3 2A1)
24A2 37A10E
0 0 ( 2 ) ( 1)( 2 )
1 0
0
0 0
0
(
0 1)(
2)
4. 多项式矩阵与史密斯标准形
第三章 矩阵的标准形与若干分解形式
性质 初等变换不改变矩阵的各阶行列式因子及秩 史密斯标准形中的d i 即是不变因子
充要条件 两个矩阵等价,则它们具有相同的行列式因 子,相同的不变因子,相同的初等因子
2
n
1. 矩阵的相似对角形
第三章 矩阵的标准形与若干分解形式
充要条件 n阶矩阵A能与对角矩阵相似的充要条 件,是A有n个线性无关的特征向量
充分条件 n阶矩阵A如果有n个不同的特征值, 则A可与对角矩阵相似
1. 矩阵的相似对角形
第三章 矩阵的标准形与若干分解形式
充分条件 n阶矩阵A如果有n个不同的特征值, 则A可与对角矩阵相似
1
1
0
1 2 1
2
P -1 A P
1
1
2
100
2100 2 2101 2 0
A100
P
1
P -1
2100 1
2101 1
0
1
2100 1 2101 2 1
1. 矩阵的相似对角形
第三章 矩阵的标准形与若干分解形式
并非每个矩阵都可以相似于对角矩阵。当矩阵 不能相似于对角阵的时候,能否找到一个比较 简单的分块对角阵与它相似?
矩阵分析第三章
例 1:在Rn中, ∀α = ( a1 , a2 ,L , an )T , β = (b1 , b2 ,L , bn )T, 定义
(α , β ) = α β = β α = ∑i =1 ai bi
T T n
则(α, β)是Rn上的一个内积,从而Rn成为一个欧氏空间。 如果定义
(α , β ) = α T Aβ = β T Aα , 其中A ∈ R n×n > 0 容易验证: 以上定义的(α, β)也是Rn上的一个内积,从而在
则C[a,b]成为欧氏空间。
定义:设 定义 :设V是C上的n维线性空间,若∀α, β∈V, 都有一个按照 都有一个按照 某一确定法则对应的被称为内积 某一确定法则对应的被称为内积的复数,记为 内积的复数,记为(α, β),并满 足下列四条性质: (1) (α, β) = ( β , α ) , ∀α, β∈V (2) (kα, β) = k(α, β), ∀α, β∈V, ∀k∈C (3) (α+β, ν) = (α, ν) + (β, ν), ∀α, β, ν∈V (4) (α, α) ≥ 0, 当且仅当α = 0时, (α, α) = 0, ∀α∈V 则称V是n维复欧氏空间、简称为 复欧氏空间、简称为酉空间 、简称为酉空间。 酉空间。 • 定义了内积的复线性空间,称为酉空间 例 4: 在Cn中, ∀α = ( a1 , a2 ,L , an )T , β = (b1 , b2 ,L , bn )T , 定义
(α , β ) 取k= ,则 (β , β )
⇒
(α , β )( β , α ) | (α , β ) |2 2 0 ≤ (α , α ) − = α − (β , β ) || β ||2 |(α, β)| ≤ ||α|| ⋅ ||β||
第3讲 矩阵分析
1.矩阵的秩 矩阵线性无关的行数与列数称为矩阵的秩。在MATLAB 中,求矩阵秩的函数是rank(A)。 2.矩阵的迹 矩阵的迹等于矩阵的对角线元素之和,也等于矩阵的特 征值之和。在MATLAB中,求矩阵的迹的函数是 trace(A)。
2.4.5 向量和矩阵的范数
矩阵或向量的范数用来度量矩阵或向量在某种意义下的 长度。范数有多种方法定义,其定义不同,范数值也就 不同。 1.向量的3种常用范数及其计算函数 在MATLAB中,求向量范数的函数为: (1) norm(V)或norm(V,2):计算向量V的2—范数。 (2) norm(V,1):计算向量V的1—范数。 (3) norm(V,inf):计算向量V的∞—范数。 2.矩阵的范数及其计算函数 MATLAB提供了求3种矩阵范数的函数,其函数调用格 式与求向量的范数的函数完全相同。
2.6.3.字符串操作
1、字符串比较
(1)比较两个字符串是否完全相同:strcmp (2)比较两个字符串的前n个字符是否相同。strncmp
(3)比较两个字符串是否完全相同,不区分大小写。 Strcmpi
两个字符串还可以逐个字符的比较,MATLAB中用关系 运算符等于(==)实现这一比较。需要注意的是,待比较的 两个字符串必须长度相等,或者其中之一为单个字符。
2.4 矩阵分析
矩阵是线性代数研究的基本元素,实际上相当于MATLAB 中的普通二维数组。矩阵分析主要是研究矩阵的各种特性 及其表征方法。
2.4.1矩阵的行列式
矩阵的行列式是一个数值,它可以用来表示矩阵是否奇异 (矩阵行列式等于0),这主要用在线性方程组特性分析 上。MATLAB中求解矩阵行列式的函数是det. 例如:A=magic(3) det(A)
2.4.5 向量和矩阵的范数
矩阵或向量的范数用来度量矩阵或向量在某种意义下的 长度。范数有多种方法定义,其定义不同,范数值也就 不同。 1.向量的3种常用范数及其计算函数 在MATLAB中,求向量范数的函数为: (1) norm(V)或norm(V,2):计算向量V的2—范数。 (2) norm(V,1):计算向量V的1—范数。 (3) norm(V,inf):计算向量V的∞—范数。 2.矩阵的范数及其计算函数 MATLAB提供了求3种矩阵范数的函数,其函数调用格 式与求向量的范数的函数完全相同。
2.6.3.字符串操作
1、字符串比较
(1)比较两个字符串是否完全相同:strcmp (2)比较两个字符串的前n个字符是否相同。strncmp
(3)比较两个字符串是否完全相同,不区分大小写。 Strcmpi
两个字符串还可以逐个字符的比较,MATLAB中用关系 运算符等于(==)实现这一比较。需要注意的是,待比较的 两个字符串必须长度相等,或者其中之一为单个字符。
2.4 矩阵分析
矩阵是线性代数研究的基本元素,实际上相当于MATLAB 中的普通二维数组。矩阵分析主要是研究矩阵的各种特性 及其表征方法。
2.4.1矩阵的行列式
矩阵的行列式是一个数值,它可以用来表示矩阵是否奇异 (矩阵行列式等于0),这主要用在线性方程组特性分析 上。MATLAB中求解矩阵行列式的函数是det. 例如:A=magic(3) det(A)
矩阵分析课件-2024鲜版
19
特征多项式求解技巧
特征多项式定义
设A为n阶矩阵,则行列式|λE-A|称为A的 特征多项式。
VS
求解技巧
通过求解特征多项式|λE-A|=0的根,可以 得到矩阵A的特征值。对于具体的求解过程, 可以采用行列式性质、降阶法、因式分解 等方法进行化简和计算。
2024/3/28
20
对角化条件及判别方法
03
$(AB)' = A'B + AB'$,其中$A(t)$和$B(t)$是可乘 的矩阵函数。
26
常见矩阵函数求导公式
若$A(t) = [a_{ij}(t)]$是对角矩阵函数,则$A'(t) = [a_{ij}'(t)]$。
若$A(t) = sin(Bt)$或$cos(Bt)$,其中$B$是常数矩 阵,则可以通过将$sin(x)$和$cos(x)$的幂级数展开
欧拉法具有一阶精度且计算简单但误差较大。
02
龙格-库塔法
一种高精度求解一阶常微分方程的数值方法,通过多步迭代提高精度。
四阶龙格-库塔法具有较高的精度和稳定性,在实际应用中广泛使用。
2024/3/28
03
有限差分法
一种求解偏微分方程的数值方法,通过将连续问题离散化并构造差分格
式进行求解。有限差分法适用于规则区域且易于编程实现但精度受限于
对角化条件
一个n阶矩阵A可以对角化的充分必要条件是A有n个线性无关的特征向量。
判别方法
判断一个矩阵是否可以对角化,可以通过求解其特征值和特征向量,然后判断是否有n个线性无关的特征向量。 如果存在n个线性无关的特征向量,则矩阵可以对角化;否则,矩阵不能对角化。
2024/3/28
21
特征多项式求解技巧
特征多项式定义
设A为n阶矩阵,则行列式|λE-A|称为A的 特征多项式。
VS
求解技巧
通过求解特征多项式|λE-A|=0的根,可以 得到矩阵A的特征值。对于具体的求解过程, 可以采用行列式性质、降阶法、因式分解 等方法进行化简和计算。
2024/3/28
20
对角化条件及判别方法
03
$(AB)' = A'B + AB'$,其中$A(t)$和$B(t)$是可乘 的矩阵函数。
26
常见矩阵函数求导公式
若$A(t) = [a_{ij}(t)]$是对角矩阵函数,则$A'(t) = [a_{ij}'(t)]$。
若$A(t) = sin(Bt)$或$cos(Bt)$,其中$B$是常数矩 阵,则可以通过将$sin(x)$和$cos(x)$的幂级数展开
欧拉法具有一阶精度且计算简单但误差较大。
02
龙格-库塔法
一种高精度求解一阶常微分方程的数值方法,通过多步迭代提高精度。
四阶龙格-库塔法具有较高的精度和稳定性,在实际应用中广泛使用。
2024/3/28
03
有限差分法
一种求解偏微分方程的数值方法,通过将连续问题离散化并构造差分格
式进行求解。有限差分法适用于规则区域且易于编程实现但精度受限于
对角化条件
一个n阶矩阵A可以对角化的充分必要条件是A有n个线性无关的特征向量。
判别方法
判断一个矩阵是否可以对角化,可以通过求解其特征值和特征向量,然后判断是否有n个线性无关的特征向量。 如果存在n个线性无关的特征向量,则矩阵可以对角化;否则,矩阵不能对角化。
2024/3/28
21
第3讲 矩阵分析
( 使得对一切k 都有 aijk ) M (i 1, 2,..., m; j 1, 2,..., n).
定义 设A为方阵, 且k 时, A( k ) 0, 则称A为收敛矩阵.
西南林业大学
矩阵论
矩阵分析
matrix theory
定理 Ak 0的充要条件是 ( A) 1. 定理 Ak 0的充要条件是只要有一种 矩阵范数 , 使得 A 1. 1/ 2 1/ 3 例: A 是否为收敛矩阵? 1/ 4 1/ 5 解: A
2
1 -1 1 -1 1 -1 B BB B 0 00 0 0 0
2
A A2 A3 ; B B 2 B 3
西南林业大学
矩阵论
矩阵分析
matrix theory
1 2 1 3 e I A A A 2! 3!
西南林业大学
矩阵论
矩阵分析
matrix theory
矩阵函数 - - -以n阶矩阵为自变量和函数值的一种函数. 定义 设一元函数f ( z )能够展开为z的幂级数 f ( z ) ck z k
k 0
z r
其中r 0表示该幂级数的收敛半径. 当n阶矩阵A的谱半径 ( A) r时, 把收敛的矩阵幂级数 ck Ak 和称为矩阵函数, 记为f ( A), 即
1 1 1 1 1 N 1 1 2 2 3 N 1 N 1 N 1
N 1 1 2 0
S
(N )
A( k )
k 1
N
1 N 1 9 4 N N 1
3 4k 的收敛性. 1 k ( k 1)
定义 设A为方阵, 且k 时, A( k ) 0, 则称A为收敛矩阵.
西南林业大学
矩阵论
矩阵分析
matrix theory
定理 Ak 0的充要条件是 ( A) 1. 定理 Ak 0的充要条件是只要有一种 矩阵范数 , 使得 A 1. 1/ 2 1/ 3 例: A 是否为收敛矩阵? 1/ 4 1/ 5 解: A
2
1 -1 1 -1 1 -1 B BB B 0 00 0 0 0
2
A A2 A3 ; B B 2 B 3
西南林业大学
矩阵论
矩阵分析
matrix theory
1 2 1 3 e I A A A 2! 3!
西南林业大学
矩阵论
矩阵分析
matrix theory
矩阵函数 - - -以n阶矩阵为自变量和函数值的一种函数. 定义 设一元函数f ( z )能够展开为z的幂级数 f ( z ) ck z k
k 0
z r
其中r 0表示该幂级数的收敛半径. 当n阶矩阵A的谱半径 ( A) r时, 把收敛的矩阵幂级数 ck Ak 和称为矩阵函数, 记为f ( A), 即
1 1 1 1 1 N 1 1 2 2 3 N 1 N 1 N 1
N 1 1 2 0
S
(N )
A( k )
k 1
N
1 N 1 9 4 N N 1
3 4k 的收敛性. 1 k ( k 1)
2024版第5章矩阵分析ppt课件
矩阵函数以及矩阵微分方程等问题时,都可以利用若尔当标准型来简化
计算。
05
二次型及其标准型
二次型定义及性质
二次型定义
对称性
线性变换下的不变性
二次型的值
二次型是n个变量的二次多项式, 其一般形式为$f(x_1, x_2, ..., x_n) = sum_{i=1}^{n}sum_{ j=1}^{n} a_{ij}x_ix_j$,其中$a_{ij}$为常 数,且$a_{ij} = a_{ ji}$。
若尔当标准型简介
01
若尔当标准型定义
对于任意一个n阶方阵A,都存在一个可逆矩阵P,使得$P^{-1}AP=J$
为若尔当标准型,其中J由若干个若尔当块组成。
02
若尔当块
一个若尔当块是一个上三角矩阵,它的对角线上的元素相等,且对角线
上方的元素或者是1,或者是0。
03
若尔当标准型的应用
若尔当标准型在矩阵分析中有着广泛的应用,例如在求解矩阵的高次幂、
矩阵性质总结
结合律 $(AB)C = A(BC)$。
数乘结合律 $(kA)(lB) = kl(AB)$。
分配律
$(A + B)C = AC + BC, C(A + B) = CA + CB$。
数乘分配律
$(k + l)A = kA + lA, k(A + B) = kA + kB$。
02
矩阵变换与等价类
求解过程
先求出矩阵A的特征值,然后将其代 入(A-λE)X=0,解出对应的特征向量。
特征值和特征向量在矩阵分析中的应用
判断矩阵是否可对角化
如果矩阵A有n个线性无关的特征向量,则A可对角化。
矩阵分析PPT课件
(AB)T=BTAT; (AB)*=B*A*; (AB)-1=B-1A-1.
例2引出的一些结论
• 在R2中至少可定义两个不同的内积.
• 欧氏空间是由实线性空间连同内积一起定义的, 同一实线性空间连同不同内积会定义不同的欧 氏空间.因此,用标准内积和例2的内积对R2能 定义出两个不同的欧氏空间.
• 这两个不同内积的确定义了两个不同欧氏空间. 例如,同一向量a=(1,0)T在标准内积下的长度 是(a,a)1/2=1;而在例2的内积下的长度是:
数学的重要性
① 新世纪国家间的竞争主要是经济竞争。但归 根结底是人才的竞争。人才培养的关键是素质 教育。素质教育包括修养、品质、知识、技能 等各个方面。数学教育在素质教育中占据重要 地位。
② 当今社会正日益数学化,数学是高科技的基 础。
数学在素质教育中的重要地位
• 数学授人以能力,数学训练能使人变聪明.
tr(k1A+k2B)=i (k1aii+k2bA+k2trB
欧氏空间例3 (例3.1.3 p.113)
A,BRmn={A=(aij)|aijR,i=1,…m,j=1,…,n}. 定义内积:(A,B)=tr(ATB)=ijaijbij.
1阶方阵
(k,)=TG(k)=kTG=k(,), (+,)=TG(+)=TG+TG=(,)+(,),
TG(b1
2 b2)1
1a1 1a2
(b1
b2)2aa11aa22
2 a 1 b 1 a 1 b 2 a 2 b 1 a 2 b 2
(a,a)1/2=(2+0+0+0)1/2=21/2,
二者不相同.
方阵A=(aij)Cnn,A的迹定义为其所有对角元 之和:
例2引出的一些结论
• 在R2中至少可定义两个不同的内积.
• 欧氏空间是由实线性空间连同内积一起定义的, 同一实线性空间连同不同内积会定义不同的欧 氏空间.因此,用标准内积和例2的内积对R2能 定义出两个不同的欧氏空间.
• 这两个不同内积的确定义了两个不同欧氏空间. 例如,同一向量a=(1,0)T在标准内积下的长度 是(a,a)1/2=1;而在例2的内积下的长度是:
数学的重要性
① 新世纪国家间的竞争主要是经济竞争。但归 根结底是人才的竞争。人才培养的关键是素质 教育。素质教育包括修养、品质、知识、技能 等各个方面。数学教育在素质教育中占据重要 地位。
② 当今社会正日益数学化,数学是高科技的基 础。
数学在素质教育中的重要地位
• 数学授人以能力,数学训练能使人变聪明.
tr(k1A+k2B)=i (k1aii+k2bA+k2trB
欧氏空间例3 (例3.1.3 p.113)
A,BRmn={A=(aij)|aijR,i=1,…m,j=1,…,n}. 定义内积:(A,B)=tr(ATB)=ijaijbij.
1阶方阵
(k,)=TG(k)=kTG=k(,), (+,)=TG(+)=TG+TG=(,)+(,),
TG(b1
2 b2)1
1a1 1a2
(b1
b2)2aa11aa22
2 a 1 b 1 a 1 b 2 a 2 b 1 a 2 b 2
(a,a)1/2=(2+0+0+0)1/2=21/2,
二者不相同.
方阵A=(aij)Cnn,A的迹定义为其所有对角元 之和:
矩阵分析考试重点.ppt
这说明 A B 为一个半正定H-阵。
类似地,可以证明另外一问。
习题3-23 设 A 是一个正定的H-阵, B 是一 个反H-阵, 证明: A B 是可逆矩阵.
证明: 由于 A是一个正定H-阵, 所以存在可
逆矩阵 Q 使得
A QHQ
这表明 A 是可逆的. 于是
A B A AA1B A I A1B
0 是 f 的特征值 0 是 A 的特征值
x1
(1,2,L
,
n
)
x2
Hale Waihona Puke M是f的属于0 的特征向量
x1
x2
M
是
xn
A的属于0
的特征向量
xn
18
第二章 矩阵与矩阵的Jordan标准形
主要掌握以下内容:
1、会求 矩阵的Smith标准形:
(1)初等变换法 (2)行列式因子法 (3)初等因子法
第一章 线性空间和线性变换
主要掌握以下内容: 1、能给出常见线性空间的基;
会求一个向量在给定基下的坐标; 会求两组基的过渡矩阵
1
例 1 实数域 R 上的线性空间R3 的一组基
(1, 0, 0), (0,1, 0), (0, 0,1)
例 2 实数域 R 上的线性空间R22 中的一组基
1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 , 0 0 , 1 0 , 0 1
M
Ik
in
因才阵此 成 ,,立所只,以有这A当样与有J对i 为角in 一矩阶阵1 ,矩相这阵似表时。明上面J的为矩对阵角等矩式
2-6 设 A为数域 F上的 n 阶方阵且满足
A2 A ,证明: A 与对角矩阵
1
O
1
J
类似地,可以证明另外一问。
习题3-23 设 A 是一个正定的H-阵, B 是一 个反H-阵, 证明: A B 是可逆矩阵.
证明: 由于 A是一个正定H-阵, 所以存在可
逆矩阵 Q 使得
A QHQ
这表明 A 是可逆的. 于是
A B A AA1B A I A1B
0 是 f 的特征值 0 是 A 的特征值
x1
(1,2,L
,
n
)
x2
Hale Waihona Puke M是f的属于0 的特征向量
x1
x2
M
是
xn
A的属于0
的特征向量
xn
18
第二章 矩阵与矩阵的Jordan标准形
主要掌握以下内容:
1、会求 矩阵的Smith标准形:
(1)初等变换法 (2)行列式因子法 (3)初等因子法
第一章 线性空间和线性变换
主要掌握以下内容: 1、能给出常见线性空间的基;
会求一个向量在给定基下的坐标; 会求两组基的过渡矩阵
1
例 1 实数域 R 上的线性空间R3 的一组基
(1, 0, 0), (0,1, 0), (0, 0,1)
例 2 实数域 R 上的线性空间R22 中的一组基
1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 , 0 0 , 1 0 , 0 1
M
Ik
in
因才阵此 成 ,,立所只,以有这A当样与有J对i 为角in 一矩阶阵1 ,矩相这阵似表时。明上面J的为矩对阵角等矩式
2-6 设 A为数域 F上的 n 阶方阵且满足
A2 A ,证明: A 与对角矩阵
1
O
1
J
《波士顿矩阵分析》PPT课件
相对市场份额
企业在目标市场中的销售额占该市场总 销售额的比例,反映企业在市场中的地 位和竞争力。
制定针对不同类型产品的策略
明星产品策略
加大投资,扩大市场份额,保持 领先地位。
现金牛产品策略
维持市场份额,提高利润率,实 现收益最大化。
问题产品策略
分析原因,制定改进措施,提高 市场份额和竞争力。
瘦狗产品策略
预测市场变化
波士顿矩阵可以帮助企业预测市 场变化,及时调整业务策略。例 如,当某个业务单元从“明星” 象限向“金牛”象限移动时,企 业可以提前做好市场策略的调整, 以保持竞争优势。
缺点
静态分析
过于简化
主观性强
波士顿矩阵是一种静态分析方法,它假 设市场环境和竞争状况是稳定的。然而, 在现实中,市场环境和竞争状况是不断 变化的,因此波士顿矩阵可能无法准确 反映市场的真实情况。
制定营销策略
针对不同类型的产品,企业需要采取不同的营 销策略。波士顿矩阵为企业提供了制定营销策 略的依据,有助于提高营销效果。
02
波士顿矩阵四象限
明星产品
1 2 3
定义 明星产品是指具有高市场增长率和高市场份额的 产品。
特点
这类产品通常需要大量投资以支持其高速增长, 但由于市场份额较大,因此能够产生足够的现金 流来支持这些投资。
问题产品
1
定义
问题产品是指具有高市场增长率和低市场 份额的产品。
2
特点
这类产品通常需要大量投资以支持其高速 增长,但由于市场份额较小,因此可能无 法产生足够的现金流来支持这些投资。
3
战略建议
对于问题产品,企业应谨慎评估其市场潜 力和自身能力,如果认为具有发展潜力, 则可以通过加大投资、提高产品质量、加 强营销等手段来提高其市场份额和盈利能 力;否则,应考虑退出该市场。
企业在目标市场中的销售额占该市场总 销售额的比例,反映企业在市场中的地 位和竞争力。
制定针对不同类型产品的策略
明星产品策略
加大投资,扩大市场份额,保持 领先地位。
现金牛产品策略
维持市场份额,提高利润率,实 现收益最大化。
问题产品策略
分析原因,制定改进措施,提高 市场份额和竞争力。
瘦狗产品策略
预测市场变化
波士顿矩阵可以帮助企业预测市 场变化,及时调整业务策略。例 如,当某个业务单元从“明星” 象限向“金牛”象限移动时,企 业可以提前做好市场策略的调整, 以保持竞争优势。
缺点
静态分析
过于简化
主观性强
波士顿矩阵是一种静态分析方法,它假 设市场环境和竞争状况是稳定的。然而, 在现实中,市场环境和竞争状况是不断 变化的,因此波士顿矩阵可能无法准确 反映市场的真实情况。
制定营销策略
针对不同类型的产品,企业需要采取不同的营 销策略。波士顿矩阵为企业提供了制定营销策 略的依据,有助于提高营销效果。
02
波士顿矩阵四象限
明星产品
1 2 3
定义 明星产品是指具有高市场增长率和高市场份额的 产品。
特点
这类产品通常需要大量投资以支持其高速增长, 但由于市场份额较大,因此能够产生足够的现金 流来支持这些投资。
问题产品
1
定义
问题产品是指具有高市场增长率和低市场 份额的产品。
2
特点
这类产品通常需要大量投资以支持其高速 增长,但由于市场份额较小,因此可能无 法产生足够的现金流来支持这些投资。
3
战略建议
对于问题产品,企业应谨慎评估其市场潜 力和自身能力,如果认为具有发展潜力, 则可以通过加大投资、提高产品质量、加 强营销等手段来提高其市场份额和盈利能 力;否则,应考虑退出该市场。
矩阵分析课件_第三章3.4-3.7
yC 使
n
x ( E - P ) y , Px P ( E - P ) y ( P - P 2 ) y 0, 即N ( P ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ R( E - P ).
(d ) : 若Px x, 那么, x R( P );反之,x R( P ), 即存在 y C 使Py x, Px P ( Py ) P y Py x.
a : 对x N A 、y R A ,有
H
Ax 0, y A z , z C
H
n
x, y y x A z x z
H H H
H
Ax 0,
N A R A
H
.
H H 又 dim N A R A dim N A dim R A
T=span{1 , 2 },求T的正交补.
H 1 0 1 1 1 H 解 取A=(1 , 2 ),则A H 0 1 1 2 2 T 求线性方程组A H x 0的基础解系1 (-1,-1,1,0) , T 2 (-1,-2,0,1) , T span{1 , 2 }.
n 2
(e ) : 设x C n ; 则Px R( P ); 令y x - Px 则Py Px - P x Px Px 0.
2
y N ( P ), x Px y R( P ) N ( P ); 所以,C R( P ) N ( P ).
n
反之, N , 设 x y , 其中 x S , y T x , 而 0, x 0, y T , N T,故 T N .
北理版矩阵分析课件
1 0
1 0
,
1 1
1 0
,
1 1
1 1
是其两组基,求向量 坐标。
A
1 3
2 4 在这两组基下的
解:设向量 A 在第一组基下的坐标为 ( x1, x2 , x3, x4 )T
于是可得
1 2 0 1 1 0 3 4 x1 1 1 x2 1 1
1 1 1 1 x3 0 1 x4 1 0
解得
x1
7, 3
求 V1 V2 、V1 V2 的基与维数。
第一章 第一节 函数
解: 设 V1 V2 ,则 V1, V2
所以可令 k11 k22 = l11 l22
故
k11 k22 l11 l22
这是关于 k1, k2 , l1, l2 的齐次方程组,即
k1
(1 , 2
,
1,
2
)
注意: 通过上面的例子可以看出线性空间的基底并不 唯一,但是维数是唯一确定的。利用维数的定义线性 空间可以分为有限维线性空间和无限维线性空间。目 前,我们主要讨论有限维的线性空间。
例 4 在4维线性空间 R22 中,向量组
0 1
1 1
,
1 1
0 1
,
1 0
1 1
,
1 1
1 0
与向量组
1 0
0 0
,
组互不相同的实数。
例 2 实数域 R 上的线性空间 RR 中,函数组
x1 , x2 , , xn
是一组线性无关的函数,其中 1,2 , ,n为一
组互不相同的实数。
例 3 实数域 R 上的线性空间 RR 中,函数组
1,cos x,cos2x,,cosnx
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• The identity map id(v ) = v and the zero map 0(v ) = 0 are linear transformations. It is easy to see that a linear transformation ϕ : V → W is uniquely determined by the values of f on a basis in V . Indeed we have the following definition. Definition 2. Let V and W be vector spaces over F and B be a basis of V . Any arbitrary function f : B → W can be extended by linearity to a unique transformation ϕ : V → W , that is ϕ(λ1 x1 + · · · + λk xk ) = λ1 f (x1 ) + · · · + λk f (xk ) for any x1 , . . . , xk ∈ B and λ1 , . . . , λk ∈ F. There is a one-to-one correspondence between a function from B to W and a linear map from V to W . 2
算法
1.3
Arithmetics on linear maps
Definition 4. Let f, g : V → W be linear transformations and λ ∈ F . The sum of f and g is the linear transformation f + g : V → W defined by (f + g )(x) = f (x) + g (x). The scalar multiplication of f and λ is the linear transformation λf : V → W defined by (λf )(x) = λf (x). Definition 5. Let f : V → W and g : U → V be linear transformations. The composition of f and g is the linear transformation f ◦ g : U → W defined by (f ◦ g )(x) = f (g (x)). Definition 6. Let f : V → W be an isomorphism. The inverse of f is the linear transformation f −1 : W → V defined by f −1 (x) = y whenever f (y ) = x. Examples: • Let A, B ∈ Mm,n (F ). Consider f, g : F n → F m defined by f (x) = Ax and g (x) = Bx. Then (f + g )(x) = (A + B )x and (λf )(x) = λAx. • Let A ∈ Mm,n (F ) and B ∈ Mn,p (F ). Consider f : F n → F m defined by f (x) = Ax and g : F p → F n defined by g (x) = Bx. Then (f ◦ g )(x) = ABx. • Let A be an invertible n × n matrix. Consider f : F n → F n defined by f (x) = Ax. Then (f −1 )(x) = A−1 x. 4
2
2.1
Matrix of transformation
Definition
Definition 7. Let ϕ : V → W be a linear transformation, B = (x1 , . . . , xn ) be an ordered basis of V and C = (y1 , . . . , ym ) be an ordered basis of W . The matrix of the linear transformation of ϕ relative to B and C is MCB (ϕ) = ([ϕ(x1 )]C [ϕ(x2 )]C · · · [ϕ(xn )]C ). Examples: x x+y = . y x−y Two possible ordered bases for R2 are B = (e1 , e2 ) and C = (e1 +e2 , e1 −e2 ). We have Consider f MBB (f ) = 1 1 , MCB (f ) = 1 −1 1 0 , MBC (f ) = 0 1 2 0 , MCC (f ) = 0 2 1 1 . 1 −1
1.2
Image and kernel
Definition 3. Let ϕ : V → W be a linear transformation. The kernel of ϕ, denoted by ker(ϕ) is the set ϕ−1 (0) = {x ∈ V : ϕ(x) = 0}. The image of ϕ, denoted by im(ϕ) is the set ϕ(V ) = {ϕ(x) : x ∈ V }. Theorem 1. The kernel and the image of a linear transformation ϕ : V → W are subspaces of W . Examples: • Let A ∈ Mm,n (F ). Consider f : F n → F m defined by f (x) = Ax. The kernel of f is the null space of A and the image of f is the column space 线性方程组的所有解的集合是A的零空间 of A. • Consider f : Pk → Pk defined by f (p(x)) = xp (x). It kernel is the set of constant polynomials and its image is the set of polynomials with zero constant term. Theorem 2. Let ϕ : V → W be a linear transformation. 1. ϕ is injective if and only if ker(ϕ) = 0.
单射的
函数f被称为是单射时,对每一值域内的y,存在至多一个定义域内的x使得f(x) = y。
2. ϕ is surjective if and only if im(ϕ) = W .
满射的 满射,意思就在满射里,X经过F到Y中时,Y正好都在X中有原像,Y中没有富余或者多出来的像。
Theorem 3. (Dimension theorem) Let ϕ : V → W be a linear transformation, then dim ker(ϕ) + dim im(ϕ) = dim V. Proof. Take a basis B of ker(ϕ) and extend it to a basis B ∪ C of V , then ϕ(C ) is a basis of im(ϕ). Theorem 4. Suppose dim V = dim W . Let ϕ : V → W be a linear transformation. The following statement are equivalent: 1. ϕ is an isomorphism, that is, a bijective linear transformation.
n. 同形
双射的
既是单射又是满射的映射称为特殊双射,亦称“一一双射”
2. ϕ is injective. 3. ϕ is surjective. 3
Examples: Let A ∈ Mm,n (F ). Consider f : F n → F m defined by f (x) = Ax. • f is injective if and only if N ull(A) = 0. • f is surjective if and only if C (A) = F n . • dim N ull(A) + dim C (A) = n. • In the case the m = n, f is bijective if and only if A is invertible if and only if Ax = 0 has only trivial solution if and only if Ax = b is solvable for all b ∈ F n .
1
1
1.1
Linear transformation
Introduction
Definition 1. A linear transformation (or a linear map) is a function ϕ from a F-linear space V to a F-linear space W satisfying • ϕ(v1 + v2 ) = ϕ(v1 ) + ϕ(v2 ) for any v1 , v2 ∈ F and • ϕ(λv ) = λϕ(v ) for any λ ∈ F, v ∈ V . Examples: • Let A ∈ Mm,n (F). The map f (x) = Ax is a linear transformation from Fn to Fm . • Let A ∈ Mm,n (C). The map f (X ) = XA is a linear transformation from Mp,m (C) to Mp,n (C). • The map A → At is a linear transformation. • The map f : Mm,n (C) → Mn,m (C) such that f (A) = A∗ is a real linear transformation, but not a complex transformation. • Differentiation