吴恩达机器学习 章节3:矩阵知识

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本文是对吴恩达老师的 机器学习 教学视频 进行学习时,所记录的学习笔记。

以下是本章主要讲的内容:

矩阵和向量的基本知识和运算法则。


3.1 矩阵和向量


矩阵概念:矩阵是一个按照长方阵列排列的复数或实数集合。

矩阵表示:

    由 m × n 个数aij排成的m行n列的数表称为m行n列的矩阵,简称m × n矩阵。记作:


m × n矩阵

    这m×n 个数称为矩阵A的元素,简称为元,数aij位于矩阵A的第i行第j列,称为矩阵A的(i,j)元,以数 aij为(i,j)元的矩阵可记为(aij)或(aij)m × n,m×n矩阵A也记作Amn


如何表达矩阵单个项:

    如上图左上角第一个元素表示为 :   a11

    a11  代表A中第一行第一列的元素              


向量定义:向量是一种特殊的矩阵,讲义中的向量一般都是列向量。

向量表示:


向量表示

     下图左图为1索引向量,右图为0索引向量。


索引向量

    默认使用下表为1的向量。


注意:

大写字母表达矩阵

小写字母表示向量



3.2 矩阵、向量的加减法和标量乘法


矩阵加法:在行列数相等的前提下可以进行加法的运算,运算过程是同位置的数相加。

矩阵加法


标量乘法:标量与相乘矩阵的所有元素相乘。

标量乘法


矩阵减法:实际上是进行加法和标量乘法的组合运算。

矩阵减法


3.3 矩阵、向量的乘法


矩阵与矩阵相乘:举例说明

矩阵与矩阵相乘

举例房价  说明实践作用


矩阵乘法性质:

矩阵的乘法不满足交换律:A * B ≠ B * A

矩阵的乘法满足结合律:    A * ( B * C ) =  ( A * B ) * C


单位矩阵

矩阵的乘法中,有一种矩阵起着特殊的作用,如同数的乘法中的1,这种矩阵被称为单位矩阵。它是个方阵,从左上角到右下角的对角线(称为主对角线)上的元素均为1。除此以外全都为0。

单位矩阵表示:

        表示符号为大写  I

单位矩阵

单位矩阵性质:

        A * I = I * A = A

        A * A^-1 = A^-1 * A = I

性质中的A^-1是什么那?他就是逆矩阵。


3.4 逆和转置


逆矩阵:

A是数域上的一个n阶矩阵,若在相同数域上存在另一个n阶矩阵B,使得:AB=BA=I,则我们称B是A的逆矩阵,而A则被称为可逆矩阵。注:I为单位矩阵。

注意:

只有方阵才有逆矩阵

有的方阵没有逆矩阵


逆矩阵的表示:    A^-1

逆矩阵的表示

求逆矩阵用Octave求逆矩阵


转置矩阵表示:    A^T

转置矩阵运算:

转置矩阵
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