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矩陣乘法運算的前提條件

生活 更新时间:2024-12-21 01:21:16

本文是吳恩達《機器學習》視頻筆記第17篇,對應第1周第17個視頻。

“Linear Algebra review(optional)——Matrix multiplication properties”

上次視頻中可知,矩陣與矩陣乘法可以将很多運算打包到一個式子裡來進行運算處理,在數據挖掘、圖像處理等領域是居家必備之神器。本次視頻講解矩陣和矩陣乘法的性質。

不滿足交換律

在實數的乘法中,是有交換律的,矩陣與矩陣乘法有沒有交換律呢?即:

矩陣乘法運算的前提條件(矩陣乘法的性質)1

而且,更嚴重的是,有時候倆矩陣相乘,交換一下順序可能變成非法的運算式子了(因為可能會讓左邊矩陣的列和右邊矩陣的行不相等了)。

滿足結合律

實數乘法中有結合律,矩陣和矩陣乘法也滿足結合律。即:A×B×C=(A×B)×C=A×(B×C)。

矩陣乘法運算的前提條件(矩陣乘法的性質)2

耐心的同學,可以用上節講到的矩陣和矩陣乘法的定義來證明一下結合律。

單位矩陣

在實數乘法中,有一個特殊的數1,任何數乘以這個1它的值都不會發生變化。類似的,在矩陣乘法的世界裡也有個類似的東西,叫做單位矩陣。

矩陣乘法運算的前提條件(矩陣乘法的性質)3

對于單位陣,我們一般用英文字母 來表示。

單位陣,隻有主對角線上的元素為1,其它位置的元素全部為0. 在一些手寫的場景下,也常被寫成下圖的樣子,即隻寫主對角線上的1,其它位置用大大的0來表示。

矩陣乘法運算的前提條件(矩陣乘法的性質)4

單位矩陣有個非常好的性質,即對于任意矩陣都有下面的式子成立:

矩陣乘法運算的前提條件(矩陣乘法的性質)5

值得注意的是,上面的式子中的兩個單位矩陣I它并不是同一個。本文開頭就說了矩陣和矩陣乘法不滿足交換律,但是到了單位矩陣這裡為什麼又滿足交換律了?就是因為單位陣它能屈能伸,根據另外一個矩陣及時調整了自己的維度。

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