正定矩阵怎么理解较好?

whale|抛砖引玉的砖

来自: whale|抛砖引玉的砖
2008-12-22 19:51:54

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  • Hwa:欧迪在哪儿?

    Hwa:欧迪在哪儿? 2008-12-22 19:52:51

    讨论线代的人好多啊

  • Hwa:欧迪在哪儿?

    Hwa:欧迪在哪儿? 2008-12-22 19:53:37

    特征值都大于零,多好看啊

  • whale|抛砖引玉的砖

    whale|抛砖引玉的砖 楼主 2008-12-22 19:53:49

    是啊 我的悟性比较差,如果大家都来讨论的话,就会比较清楚点

  • Hwa:欧迪在哪儿?

    Hwa:欧迪在哪儿? 2008-12-22 19:56:22

    没想过为什么要发明,但是满秩的东西就是很好嘛,算起来也很好算,看着就爽

  • 壶碟会上探花郎

    壶碟会上探花郎 (……) 2008-12-23 14:17:32

    为什么?其实矩阵这套东西,就是先发明出来,然后才发现有用的

  • whale|抛砖引玉的砖

    whale|抛砖引玉的砖 楼主 2008-12-26 13:51:53

    谢谢ls的关注,我想知道这样做的目的和意义是什么

  • far far away

    far far away 2008-12-26 14:56:44

    如果我们认为正定二次型是椭圆,那么这种说法不知道是否能赋予你意义?

  • far far away

    far far away 2008-12-26 14:58:49

    楼主很有想法,希望能将这些问题整理一个答案出来。本来我有一点笔记,今天找了一下,想起来前几天认为可能没有用,将它删除了。 后悔中……

  • [已注销]

    [已注销] 2008-12-27 15:20:07

    [内容不可见]

  • 敛秦

    敛秦 (彟龘瞾) 2008-12-27 15:27:03

    一个欧氏空间的本质?判定后,可以就对矩阵作其它分析,结果就能给出此空间中的规律,并且可以信任结果是此空间内普适的?

  • 楚天舒

    楚天舒 2009-01-22 03:56:26

    特征值反映了矩阵的很多本质东西, 正定矩阵在计算上有很多很好的性质。

  • newone

    newone (认真是美德) 2009-01-24 00:07:46

    物理上有应用

    数学上就按定义理解,正定矩阵,就是正定的矩阵,很清楚么~~~

  • eulen

    eulen (好吧我承認哥是個重口味怪蜀黍) 2009-01-24 22:11:14

    LS的,不对称咋定义的正定?

  • Everett

    Everett (╮(╯▽╰)╭~(= ̄ U  ̄=)~) 2009-01-24 22:35:35

    我来说一个正定矩阵在物理上的应用。

    物理上有个定理叫做最小作用量原理,这是力学的基础。这个定理说,粒子总是沿着作用量极小的那条路径运动的。

    作用量说白了就是粒子的动能和势能的差。大家都知道动能正比于速度的平方。但是你考虑粒子未必只有一个独立的速度分量,特别是那些由许多粒子构成的系统,可能会有成千上万个速度。所以一般来说,动能是速度的二次型。也就是说,可以写成中间一个矩阵,速度矢量夹在两边。中间那个矩阵地位与质量相当,有时就称为质量矩阵。

    好了,现在我们有一个很重要的要求,就是质量矩阵必须是正定的。 为什么呢?因为正定矩阵的二次型也是正定的,也就是说最少最少也要是0. 作用量要极小化,如果质量矩阵不是正定的,那么动能就可以是负的。这样我们如果使某些速度无限地增大,动能就越来越负,作用量就没有底了,怎么极小化呢。所以质量矩阵的正定性是能够实现作用量极小的要求,一切物理上合理的系统都应该具有正定的质量矩阵。

  • Everett

    Everett (╮(╯▽╰)╭~(= ̄ U  ̄=)~) 2009-01-24 22:59:48

    嗯,还有一个例子,就是量子力学。

    量子力学的数学基础之一是Hilbert空间。Hilbert空间是一个内积空间。向量和自己的内积也是二次型,一般都是正定的。更装逼一点地说,就是Hilbert空间的度规是正定的。但是在相对论性量子力学里,我们发现Hilbert空间再也不能完备所有的波函数了,我们必须引入非定度规的线性向量空间。在非定的度规下,波函数和自己的内积可以是负的,整个量子力学的测量理论都要为此而改写。

    一个向量的模方还可以是负的?不要感到诧异,这有着非常重要的物理意义,这代表了反物质的出现。描写正常物质的波函数的模方是正的,而描写反物质的波函数的模方是负的。从物理上说,反物质的出现是一种狭义相对论的量子效应,而其数学基础与度规的正定性有着密切的关系。

  • 鸟枪换炮

    鸟枪换炮 (天子万年百姓花钱) 2009-01-24 23:02:28

    以后学了高维概率论就知道了,有些重要分布(e.g.正态分布)一般必须定义于正定矩阵,最次也得是非负定的。

  • [已注销]

    [已注销] 2009-01-25 09:18:49

    [内容不可见]

  • eulen

    eulen (好吧我承認哥是個重口味怪蜀黍) 2009-01-25 17:49:04

    2009-01-25 01:08:47 瘦头陀|我在顺义有棵树 (北京)   2009-01-24 22:11:14 eulen≡猫头鹰枭|人在天津 (天津)      LS的,不对称咋定义的正定?      嗯?我记得定义是说一个矩阵,对于任意非零向量,左右分别乘上向量的转置和向量本身,永远大于零,这就是正定了,不需要对称的。


    我看到的定义是对称阵然后才分别左乘再右乘。。。。

  • 栋栋

    栋栋 2009-01-25 19:20:29

    平稳随机过程的自相关函数也是正定的

  • 楚天舒

    楚天舒 2009-01-25 23:46:31

    正定矩阵的重要性看来是在实践中发现discovered,而不是发明invented的。一切人为的东西都难免有斧凿的痕迹,只有上帝创造者乃自然天成。

  • 豆友3551242

    豆友3551242 (Je pense donc je suis!) 2009-12-20 15:59:46

    我建議從雙線性函數的角度來看, 因為不論是二次型還是正交變換, 實際上都可以統一的理解到雙性性函數來, 而進一步的, 我們就會想到會不會和算子有關? 會不會有空間的理論有關, 那麼由此引出用特徵值來描繪一下: A正定 iff. 其每個特徵值均為正數! 為什麼呢? 比如\lamda是特徵值, 那麼\alpha^{'}A\alpha=\alpha^{'}\lamda\alpha, 整理成\lamda的式子就得到了. 好了, 再進一步, 我們又知道, 對於對稱矩陣而言, 一定正交相似於diag{\lamda_1,\cdots,\lamda_n}, 那麼對於正定矩陣呢? 首先, 可以看到正定矩陣正交合同於diag{\lamda_1,\cdots,\lamda_n}; 然後, 再看看, for each k\ge2, 一定有A=B^k, 其中B為正定矩陣

    當然, 如果你還記得矩陣的QR分解, 那麼除了你先前明白的正定陣可以表為P^{'}P, P為可逆陣, 還可以進一步的發現正定陣可以表為R^{'}R, R為正線上三角陣

    至於說到應用, 別的不說, 就來談談比較兩個簡單的數學應用好了: 1.分析裡講到的多元函數極佳法的原理; 2.解析幾何對二次曲線的分類討論 etc...

    如果你是念數學科的, 建議你多看看泛函方面的知識, 如果實在不行, 看看矩陣論之類的書應該也行

  • 楚天舒

    楚天舒 2009-12-21 09:23:51

    正定二次型的一个典型例子,隐形眼镜,其零点是唯一的。 半正定的二次型的一个典型例子是鸭舌帽的帽舌,其零点是一条线。 不定型的典型例子,工作中的护翼型卫生巾。护翼部分在零下,其他部分在零上。

    线性代数的理论在历史上发展的比较晚。而线性几何则很久了。

  • songtao

    songtao (初恋的感觉真好,哈哈~) 2009-12-21 11:33:46

    这个讨论我喜欢。

  • [已註銷]

    [已註銷] 2009-12-21 17:42:19

    2009-12-21 09:23:51 楚天舒 (Google on a surface) 正定二次型的一个典型例子,隐形眼镜,其零点是唯一的。 半正定的二次型的一个典型例子是鸭舌帽的帽舌,其零点是一条线。 不定型的典型例子,工作中的护翼型卫生巾。护翼部分在零下,其他部分在零上。


    這個比較有趣。

  • whale|抛砖引玉的砖

    whale|抛砖引玉的砖 楼主 2009-12-22 19:21:12

    2009-12-21 09:23:51 楚天舒 (Google on a surface) 正定二次型的一个典型例子,隐形眼镜,其零点是唯一的。 半正定的二次型的一个典型例子是鸭舌帽的帽舌,其零点是一条线。 不定型的典型例子,工作中的护翼型卫生巾。护翼部分在零下,其他部分在零上。


    good!

  • Corot呀

    Corot呀 2013-12-08 23:17:23

    对多维函数的极大值和极小值的判断有用。

  • 牧城的格致传说

    牧城的格致传说 (客里似家家似寄) 2013-12-09 10:30:29

    @Everret, E大,“从物理上说,反物质的出现是一种狭义相对论的量子效应,而其数学基础与度规的正定性有着密切的关系。” 貌似闵氏度量是负定的。特征值的trace才是正定的。前者表明时空是不一样的,后者说明因果律只在小于或等于光速下适用。这个例子有点欠妥。

    正定矩阵其实物理上的地位还远不如幺正和厄米(厄米的exponential是幺正,或者说幺正的生成元是厄米,所以这俩焦不离孟)。其实正定矩阵本身就是厄米矩阵的一种,只不过其本征值都是正的实数。厄米矩阵的本征值是实数。因此类比数域的话,在矩阵中,正定矩阵相当于正实数,厄米矩阵相当于实数,而幺正就相当于复数了。所以一般学习的话都是先学正定矩阵,随后推广到厄米,再推广到幺正。

  • [已注销]

    [已注销] 2013-12-09 11:39:12

    [内容不可见]

  • ZXY解之式

    ZXY解之式 (仅此而已。) 2013-12-09 19:23:42

    都讲了好高深 我粗俗的以为线代一本书都在讲解方程

  • PR

    PR 2013-12-11 22:17:37

    @Everret, E大,“从物理上说,反物质的出现是一种狭义相对论的量子效应,而其数学基础与度规的 @Everret, E大,“从物理上说,反物质的出现是一种狭义相对论的量子效应,而其数学基础与度规的正定性有着密切的关系。” 貌似闵氏度量是负定的。特征值的trace才是正定的。前者表明时空是不一样的,后者说明因果律只在小于或等于光速下适用。这个例子有点欠妥。 正定矩阵其实物理上的地位还远不如幺正和厄米(厄米的exponential是幺正,或者说幺正的生成元是厄米,所以这俩焦不离孟)。其实正定矩阵本身就是厄米矩阵的一种,只不过其本征值都是正的实数。厄米矩阵的本征值是实数。因此类比数域的话,在矩阵中,正定矩阵相当于正实数,厄米矩阵相当于实数,而幺正就相当于复数了。所以一般学习的话都是先学正定矩阵,随后推广到厄米,再推广到幺正。 ... 牧城的格致传说

    是的,一阶Hermitian矩阵其实就是实数,一阶正定阵就是正数,半正定就是非负数

  • 静听佩鸣

    静听佩鸣 2013-12-26 14:02:58

    xTAx > 0嘛,正定矩阵就是这么来的吧,是说左边的式子一定是正的。

  • [已注销]

    [已注销] 2014-08-11 14:33:15

    [内容不可见]

  • Euler Gauss

    Euler Gauss 2014-08-14 19:13:32

    建议你去读一下《高等几何》,或是有关射影几何的书籍,就会对正定矩阵乃至高代中的许多概念会有更形象、深刻的认识。^_^

  • purhyme

    purhyme 2014-12-09 18:56:40

    正定二次型的一个典型例子,隐形眼镜,其零点是唯一的。 半正定的二次型的一个典型例子是鸭舌帽 正定二次型的一个典型例子,隐形眼镜,其零点是唯一的。 半正定的二次型的一个典型例子是鸭舌帽的帽舌,其零点是一条线。 不定型的典型例子,工作中的护翼型卫生巾。护翼部分在零下,其他部分在零上。 线性代数的理论在历史上发展的比较晚。而线性几何则很久了。 ... 楚天舒

    才看到这个帖子。这个比喻真是通俗易懂

  • 非线性

    非线性 (Enchanté!) 2015-02-03 10:04:56

    正定矩阵必须是对称的,这是常识好吧…

    试想若某不对称矩阵A,假设其特征值全部为正,则

    一定存在某不全为零列向量x,使得

    x' A x < 0。

    这种向量只要找到一个就行。证明方法也很简单。对于任意随机生成的矩阵A,保证其特征值全部是正的。然后随机生成一系列向量x,进行乘积运算,很快就能找到负的。

    从理论上讨论,若A不对称则无法保证 x' A x 永远为正。

  • moguotiannpde

    moguotiannpde 2015-02-16 03:08:06

    [内容不可见]

  • Max Tang

    Max Tang 2016-04-03 13:05:00

    正定二次型的一个典型例子,隐形眼镜,其零点是唯一的。 半正定的二次型的一个典型例子是鸭舌帽 正定二次型的一个典型例子,隐形眼镜,其零点是唯一的。 半正定的二次型的一个典型例子是鸭舌帽的帽舌,其零点是一条线。 不定型的典型例子,工作中的护翼型卫生巾。护翼部分在零下,其他部分在零上。 线性代数的理论在历史上发展的比较晚。而线性几何则很久了。 ... 楚天舒

    虽然感觉阁下的比喻十分贴切,但是我是学物理的,并没有怎么看懂。

  • 500ml

    500ml (1/2-epsilon?害) 2016-04-13 15:44:21

    有限维实向量空间上的内积都是由有一个正定矩阵诱导的。

  • 黑黑是警长

    黑黑是警长 2016-08-25 14:06:08

    把它想象成 “正数”到多维空间下的推广。

  • 李豆瓣9527

    李豆瓣9527 2017-06-04 09:28:27

    优化里的多元函数的极值存在的二阶必要条件是: 若其二阶导的Hessian矩阵是半正定的,则该点是局部极小值;

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