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矩阵范数


给定一个方阵 矩阵或 矩阵 A,矩阵范数 ||A|| 是与 A 相关的非负数,具有以下性质

1. ||A||>0A!=0 时 ||A||>0,||A||=0 当且仅当 A=0 时 ||A||=0,

2. ||kA||=|k|||A|| 对于任何标量 k,||kA||=|k|||A||,

3. ||A+B||<=||A||+||B||,

4. ||AB||<=||A||||B||.

lambda_1, ..., lambda_nA特征值,则

 1/(||A^(-1)||)<=|lambda|<=||A||.
(1)

矩阵 p-范数对于实数 1<=p<=infty 和矩阵 A 定义为

 ||A||_p=max_(x s.t. |x|_p=1)|Ax|_p,
(2)

其中 |x|_p向量范数。对于 p>1,计算矩阵 p-范数的任务是困难的,因为它是一个带有约束的非线性优化问题。

矩阵范数实现为范数[m, p],其中 p 可以是 1, 2,无穷, 或"弗罗贝尼乌斯".

最大绝对列和范数 ||A||_1 定义为

 ||A||_1=max_(j)sum_(i=1)^n|a_(ij)|.
(3)

谱范数 ||A||_2,它是 A^(H)A 的最大特征值平方根(其中 A^(H)共轭转置),

 ||A||_2=(maximum eigenvalue of A^(H)A)^(1/2)
(4)

通常被称为“矩阵范数”。

最大绝对行和范数定义为

 ||A||_infty=max_(i)sum_(j=1)^n|a_(ij)|.
(5)

||A||_1, ||A||_2, 和 ||A||_infty 满足不等式

 ||A||_2^2<=||A||_1||A||_infty.
(6)

另请参阅

相容的, 弗罗贝尼乌斯范数, 希尔伯特-施密特范数, 最大绝对列和范数, 最大绝对行和范数, 自然范数, 范数, 多项式范数, 谱范数, 谱半径, 向量范数

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参考文献

Gradshteyn, I. S. 和 Ryzhik, I. M. 积分表、级数表和乘积表,第 6 版 San Diego, CA: Academic Press, 页 1114-1125, 2000.Higham, N. "估计矩阵 p-范数。" Numer. Math. 62, 539-555, 1992.Higham, N. J. "矩阵范数。" §6.2 在 数值算法的精度和稳定性。 Philadelphia: Soc. Industrial and Appl. Math., 1996.Horn, R. A. 和 Johnson, C. R. "向量和矩阵的范数。" 第 5 章 在 矩阵分析。 Cambridge, England: Cambridge University Press, 1990.

在 Wolfram|Alpha 中被引用

矩阵范数

请这样引用

Weisstein, Eric W. "矩阵范数。" 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/MatrixNorm.html

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