Algèbre linéaire pour les scientifiques des données

Illustration : UCI
Illustration : UCI

"Notre philosophie générale [Irving Kaplansky et Paul Halmos] sur l'algèbre linéaire est la suivante : nous pensons en termes sans fondement, écrivons en termes sans fondement, mais lorsqu'il s'agit d'affaires sérieuses, nous nous enfermons au bureau et faisons de notre mieux avec les matrices."





Irving Kaplansky





.





 





kdnuggets
kdnuggets

, .





 

x, y ∈ ℝⁿ xy





:





, . ,





.





 





x ^ Ty = y ^ Tx

x ∈ ℝᵐ, y ∈ ℝⁿ ( ) xyᵀ ∈ ℝᵐˣⁿ. , : (xy)ᵢⱼ = xy,





 

A ∈ ℝⁿˣⁿ, tr(A) ( trA), : 





:





  • A ∈ ℝⁿˣⁿ: trA = trAᵀ.





  • A,B ∈ ℝⁿˣⁿ: tr(A + B) = trA + trB.





  • A ∈ ℝⁿˣⁿ t ∈ ℝ: tr(tA) = t trA.





  • A,B, , AB : trAB = trBA.





  • A,B,C, , ABC : trABC = trBCA = trCAB (  — ).





TimoElliott
TimoElliott

∥x∥ x «» . , , l₂:





, ‖x‖₂²=xᵀx.





: f : ℝn → ℝ, :





  1. x ∈ ℝⁿ: f(x) ≥ 0 ().





  2. f(x) = 0 , x = 0 ( ).





  3. x ∈ ℝⁿ t ∈ ℝ: f(tx) = |t|f(x) ().





  4. x, y ∈ ℝⁿ: f(x + y) ≤ f(x) + f(y) ( )





 





l





l





lp, p ≥ 1





, :





 

{x₁, x₂, ..., xₙ} ⊂ , . - , . ,





α₁,…, αₙ-₁ ∈ , , x₁, ..., x



; . ,





, x₃ = −2xₙ + x₂.





A ∈ ℝᵐˣⁿ , . , ,  — A. , .





( ), A ∈ ℝᵐˣⁿ , A rank(A) rk(A); rang(A), rg(A) r(A). :





  • A ∈ ℝᵐˣⁿ: rank(A) ≤ min(m,n). rank(A) = min(m,n), A .





  • A ∈ ℝᵐˣⁿ: rank(A) = rank(Aᵀ).





  • A ∈ ℝᵐˣⁿ, Bn×p: rank(AB) ≤ min(rank(A),rank(B)).





  • A,B ∈ ℝᵐˣⁿ: rank(A + B) ≤ rank(A) + rank(B).





 

x, y, xy = 0. x, ||x||₂ = 1.





Uⁿˣⁿ , ( ). , .





,





, , . , U (U ∈ ℝᵐˣⁿ, n < m), , UU = I, UUᵀ ≠ I. , , .





, ,





x ∈ ℝⁿ U ∈ ℝⁿˣⁿ.





TimoElliott
TimoElliott

-

{x₁, x₂, ..., xₙ} , {x₁, ..., xₙ},





R(A) ( ) A ∈ ℝᵐˣⁿ . ,





 -, A ∈ ℝᵐˣⁿ ( N(A) ker A), , A ,





 

A ∈ ℝⁿˣⁿ x xAx. :





,





 





  • A ∈ 𝕊ⁿ , xxAx > 0.





    ( A > 0),





    .





  • A ∈ 𝕊ⁿ , xAx ≥ 0.









    ( A ≥ 0),





    .





  • A ∈ 𝕊ⁿ





  • , xxAx < 0.





  • , A ∈ 𝕊ⁿ (





    ), xxAx ≤ 0.





  • , A ∈ 𝕊ⁿ , , , x₁, x₂ ∈ ⁿ ,









    .





 

Aⁿˣⁿ λ ∈ ℂ x ∈ ℂⁿ ,





, A x , λ. , x ∈ ℂⁿ ∈ ℂ A(cx) = cAx = cλx = λ(cx). , cx . , , λ, 1 ( , x, –x, ).





 






" Data Science". , , , .













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