【矩阵原理】伪逆矩阵(pseudo-inverse)

【矩阵原理】伪逆矩阵(pseudo-inverse)

【矩阵原理】伪逆矩阵(pseudo-inverse)

伪逆矩阵的介绍&定义矩阵的逆&伪逆矩阵的伪逆推导

伪逆矩阵的求法直接求解:SVD求解QR求解

伪逆矩阵的应用伪逆矩阵在维基百科中的详细介绍参考链接

伪逆矩阵的介绍&定义

矩阵的逆&伪逆

上图中的右逆矩阵根据维度可知,有所问题,可参考下图矩阵的伪逆推导及其结果。

矩阵的伪逆推导

定义:令A是任意mXn矩阵,称矩阵G是A的广义逆矩阵,若G满足下述条件(Moore-penrose条件): (1)GAG = G; (2)AGA = A; (3)AG为hermitian矩阵,即(AG)^H=AG; (4)GA为hermitian矩阵,即(GA)^H=GA;

伪逆矩阵的求法

直接求解:

求导,令导数为0,结果如下:

I

n

v

A

=

(

A

T

A

)

1

A

T

InvA=(A^TA)^{-1}A^T

InvA=(ATA)−1AT

%直接求伪逆InvA = inv(A’*A)*A’;

SVD求解

SVD分解求伪逆

原理和公式:

SVD分解得到的矩阵:U和V是正交阵,S是对角阵正交阵的逆=转置对角阵的逆=非零元素求倒 Step1: 求解A的SVD分解

[U,S,V] = svd(A); % A = USV’ Step2: 将S中的非零元素求倒

T=S;T(find(S~=0)) = 1./S(find(S~=0)); Step3: 求invA

svdInvA = V * T’ * U’;

QR求解

QR分解求伪逆,适用于稀疏矩阵

原理:

QR分解得到的矩阵:Q是正交阵,R是非奇异上三角阵正交阵的逆=转置上(下)三角矩阵的逆也仍然是上(下)三角矩阵。不必用高斯消去法,向前替换法解方程。但是具体的我不知道怎么用程序来写,这里仍旧用了matlab的函数。 公式:

[Q,R] = qr(A);InvR = inv(R’*R)*R’;qrInvA =InvR*Q’;

伪逆矩阵的应用

(1)信号的检测干扰消除

a=floor(10*rand(4,3)) a = 7 4 2 7 6 6 1 7 6 4 7 1

b=inv(a’*a)*a’ b = 0.1018 0.0650 -0.0959 -0.0180 -0.0263 -0.0767 0.0578 0.1658 -0.0296 0.1149 0.0903 -0.1719

b*a ans = 1.0000 -0.0000 0.0000 -0.0000 1.0000 -0.0000 -0.0000 -0.0000 1.0000

伪逆矩阵在维基百科中的详细介绍

参考链接

伪逆矩阵 伪逆矩阵(广义逆矩阵)

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