hessian矩阵特征值和特征向量_特征值与特征向量


矩阵特征值和特征向量的描述


hessian矩阵特征值和特征向量_迭代_02


特征值绝对值大于1和小于1:


hessian矩阵特征值和特征向量_特征值_03


配图说明:


hessian矩阵特征值和特征向量_特征值与特征向量_04


非奇异矩阵乘以任意向量,某个特征值小于1的分量逐渐收缩:


hessian矩阵特征值和特征向量_hessian矩阵特征值和特征向量_05


某个分量一直在减小:


hessian矩阵特征值和特征向量_特征值_06


雅可比迭代

解决Ax=b的问题。

D是对角矩阵,对角上的元素和A相同(便于求逆)E是对角线元素为0,其他为A


hessian矩阵特征值和特征向量_hessian矩阵特征值和特征向量_07


通过14式可以知道,如果x为最优解时,迭代不会改变x的值。


hessian矩阵特征值和特征向量_特征值与特征向量_08


上面的迭代在干嘛:

每次进行14不影响真实分量x,只影响误差e,如果B的所有特征值小于1,经过有限次迭代e会收敛到0


hessian矩阵特征值和特征向量_特征值_09


收敛速度的讨论:

含有最大特征值对应的特征向量的初始e,收敛最慢


hessian矩阵特征值和特征向量_迭代_10


一个雅可比迭代的例子:

求特征值:


hessian矩阵特征值和特征向量_迭代_11


hessian矩阵特征值和特征向量_特征向量_12


求特征向量:


hessian矩阵特征值和特征向量_特征值_13


hessian矩阵特征值和特征向量_hessian矩阵特征值和特征向量_14


迭代:


hessian矩阵特征值和特征向量_特征值与特征向量_15


B的特征值和向量将不在和A相同:


hessian矩阵特征值和特征向量_特征向量_16


hessian矩阵特征值和特征向量_特征值与特征向量_17


之前的最速下降算法分析:


hessian矩阵特征值和特征向量_特征值_18


可见如果


hessian矩阵特征值和特征向量_特征值_19


是其中的一个特征向量那么一次迭代就求出了解。

上面式子结合:


hessian矩阵特征值和特征向量_迭代_20


的由来:


hessian矩阵特征值和特征向量_hessian矩阵特征值和特征向量_21


hessian矩阵特征值和特征向量_特征值_22


的得到:


hessian矩阵特征值和特征向量_特征值与特征向量_23


hessian矩阵特征值和特征向量_特征向量_24


看。

一次迭代出结果的图像表示:


hessian矩阵特征值和特征向量_迭代_25


hessian矩阵特征值和特征向量_特征值_26


扩展到e不是特征向量的情况:

e表示为A的特征向量的组合;


hessian矩阵特征值和特征向量_特征值_27


一些性质:


hessian矩阵特征值和特征向量_特征向量_28


带入最大梯度优化:


hessian矩阵特征值和特征向量_特征值与特征向量_29


考虑只有一个特征向量,即所有特征值相等:


hessian矩阵特征值和特征向量_hessian矩阵特征值和特征向量_30


可见一步就达到目的了

解释原因因为是圆形,导致无论起点在哪e都指向圆心:


hessian矩阵特征值和特征向量_hessian矩阵特征值和特征向量_31


hessian矩阵特征值和特征向量_特征向量_32


简单讨论一般情况,即多个特征值,且不相等:

和雅可比迭代的区别:


hessian矩阵特征值和特征向量_迭代_33


一般情况下的收敛:

二次函数可以写成,x为最优值,p是任一点


hessian矩阵特征值和特征向量_hessian矩阵特征值和特征向量_34


最小化8即最小化


hessian矩阵特征值和特征向量_特征值与特征向量_35


带入迭代关系;


hessian矩阵特征值和特征向量_特征值_36


可见w只要小于1,迭代数次后e减少

增加变量和变形:


hessian矩阵特征值和特征向量_特征值与特征向量_37


根据上面画出图像:


hessian矩阵特征值和特征向量_特征值_38


通过上面图分析上面讨论过的特征值相同和e为特征向量的例子:


hessian矩阵特征值和特征向量_特征值_39


几种情况下迭代收敛速度的讨论:


hessian矩阵特征值和特征向量_特征值与特征向量_40



hessian矩阵特征值和特征向量_特征值_41


不同


hessian矩阵特征值和特征向量_特征向量_42


hessian矩阵特征值和特征向量_hessian矩阵特征值和特征向量_43


上面的过程每一步迭代都是正交的

An Introduction to the Conjugate Gradient Method Without the Agonizing Pain

有人看待续。