奇异值分解札记及其应用文献综述
2020-06-29 20:40:12
文 献 综 述 1、选题目的和意义: 奇异值分解是矩阵论中很基础也很重要的内容,奇异值分解(SVD)是对特征值分解(EVD)的扩展和延伸。
EVD只是针对方阵进行的矩阵分解,对于不是方形的矩阵或不能对角化的矩阵来讲,EVD就没有了意义。
而SVD适用于任意矩阵,将其分解为三个子矩阵的乘积,可以把一个复杂的大矩阵用三个较小的子阵表示出来。
奇异值分解有着显著的几何意义:设矩阵大小为m#215;n阶,矩阵作用在n维空间上的向量后,得到m维空间中的向量,即将n维空间里的向量映射到m维空间的变换。
其中,SVD分别为m维空间和n维空间提供了正交基,使得变换后的向量可用正交基表示出来。
奇异值分解在最小二乘问题、图像处理、生物信息学等领域应用广泛:在处理最小二乘问题时,若应用正规方程求解,在条件数很大时,则会有较大的误差,此时运用奇异值分解会有效地提高计算精度;在数据压缩方面,当存储空间受到限制时,对内存较大的图像来讲,可通过奇异值分解提取三个子矩阵,保证图像的可识别性,从而减少图片所占的内存,提高空间利用率;在去噪方面,把奇异值较大的保留,较小的去掉,因为较小奇异值包含的信息太少,可视为噪声,这样就去除了冗余;在生物信息学上,对基因序列进行研究,借助计算机工具建立生物进化树模型......此外,奇异值分解在大数据、信号处理等方面也有广泛的应用。
当前,热门的人脸识别、机器学习都有奇异值分解的影子。
本文研究奇异值分解,不单要从理论上推导,也会从实际出发,介绍其在生活中的应用。
2、国内外研究现状: 对奇异值分解的研究,国外起源较早,有相关文章详细介绍了SVD的推导过程。
1993年,G. W. STEWART在文中介绍Eugenio Beltrami、Camille Jordan、 James Joseph Sylvester 、Erhard Schmidt和Hermann Weyl等人,他们负责证明奇异值分解的存在并发展其理论。