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矩阵范数非诱导范数

2018/06/1977 作者:佚名
导读: 有些矩阵范数不可以由向量范数来诱导,比如常用的Frobenius范数(也叫Euclid范数,简称F-范数或者E-范数):║A║F= ( ∑∑ aij^2 )^1/2 (A全部元素平方和的平方根)。容易验证F-范数是相容的,但当min{m,n}>1时F-范数不能由向量范数诱导(||E11+E22||F=2>1)。可以证明任一种矩阵范数总有与之相容的向量范数。例如定义║x║=║X║,

有些矩阵范数不可以由向量范数来诱导,比如常用的Frobenius范数(也叫Euclid范数,简称F-范数或者E-范数):║A║F= ( ∑∑ aij^2 )^1/2 (A全部元素平方和的平方根)。容易验证F-范数是相容的,但当min{m,n}>1时F-范数不能由向量范数诱导(||E11+E22||F=2>1)。可以证明任一种矩阵范数总有与之相容的向量范数。例如定义║x║=║X║,其中X=&#91;x,x,…,x&#93;是由x作为列的矩阵。由于向量的F-范数就是2-范数,所以F-范数和向量的2-范数相容。另外还有以下结论:║AB║F <= ║A║F ║B║2 以及 ║AB║F <= ║A║2 ║B║F矩阵的谱半径和范数的关系定义:A是n阶方阵,λi是其特征值,i=1,2,…,n。则称特征值的绝对值的最大值为A的谱半径,记为ρ(A)。注意要将谱半径与谱范数(2-范数)区别开来,谱范数是指A的最大奇异值,即A^H*A最大特征值的算术平方根。谱半径是矩阵的函数,但不是矩阵范数。谱半径和范数的关系是以下几个结论:定理1:谱半径不大于矩阵范数,即ρ(A)≤║A║。因为任一特征对λ,x,Ax=λx,可得Ax=λx。两边取范数并利用相容性即得结果。定理2:对于任何方阵A以及任意正数e,存在一种矩阵范数使得║A║<ρ(A)+e。定理3(Gelfand定理):ρ(A)=lim_{k->∞} ║A^k║^{1/k}。利用上述性质可以推出以下两个常用的推论:推论1:矩阵序列 I,A,A^2,…A^k,… 收敛于零的充要条件是ρ(A)<1。推论2:级数 I+A+A^2+... 收敛到(I-A)^{-1}的充要条件是ρ(A)<1。

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