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搭建雅可比矩阵_运筹优化 | 矩阵代数(拉直运算、Kronecker积、微商)

矩阵微商的性质证明

拉直运算

,则
称为列拉直运算.

为p阶对称矩阵,则
为拉直运算(
维).

定义

性质:

  • 利用上一个性质证明
  • 建立了拉直运算和Kronecker积之间的关系
  • 是方阵.

定理

是n阶方阵,特征值为
,特征向量为
;
是n阶方阵,特征值为
,特征向量为

那么

的特征值为
,特征向量为
.

证明:利用

标准型,存在可逆矩阵
,使得

那么

该矩阵是上三角矩阵且对角线元为

,所以
的特征值为
.

所以
为相应的特征向量.

矩阵微商

作用:求极大似然估计和最小二乘估计的工具;方便地求雅可比行列式

8df9f951bbae10900ff76877d7b835d9.png

四种类型的微商:

矩阵对标量

证明:利用

求导.

矩阵的标量函数对矩阵

是矩阵,那么
的微商为

栗子:

证明:因为

,所以

证明:

是代数余子式,所以
,所以

.

向量对向量

定义:

  • ,则

证明:根据

.

矩阵对矩阵

定义:

证明:

.

证明:因为

,所以
,则

.

复合函数求导

证明:

证明:

雅可比行列式的计算

  • ,且
    为n阶,
    为m阶.那么
    .

证明:

  • ,那么
    .

证明:由于

,所以有

.
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