Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из Списка матриц )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Несколько важных классов матриц являются подмножествами друг друга.

На этой странице перечислены некоторые важные классы матриц, используемых в математике , науке и технике . Матрица (множественные число матриц, или , реже матрица) представляет собой прямоугольный массив из чисел , называемых записями . Матрицы имеют долгую историю как изучения, так и применения, что привело к появлению разнообразных способов классификации матриц. Первая группа - это матрицы, удовлетворяющие конкретным условиям элементов, включая постоянные матрицы. Важные примеры включают единичную матрицу, заданную следующим образом:

и нулевая матрица размерности . Например:

. [1]

Другие способы классификации матриц - в соответствии с их собственными значениями или путем наложения условий на произведение матрицы с другими матрицами. Наконец, во многих областях, как в математике, так и в других науках, включая физику и химию , есть определенные матрицы, которые применяются главным образом в этих областях.

Матрицы с явно ограниченными записями [ править ]

Ниже перечислены матрицы, записи которых подчиняются определенным условиям. Многие из них применимы только к квадратным матрицам , то есть к матрицам с одинаковым количеством столбцов и строк. Главной диагонали квадратной матрицы является диагональной присоединение верхний левый угол и нижний правый один или , что эквивалентно записи я , я . Другая диагональ называется антидиагональной (или противодиагональной).

Постоянные матрицы [ править ]

Список ниже включает матрицы, элементы которых постоянны для любого заданного измерения (размера) матрицы. Элементы матрицы обозначим a ij . В приведенной ниже таблице используется дельта Кронекера δ ij для двух целых чисел i и j, которая равна 1, если i = j, и 0 в противном случае.

Матрицы с условиями на собственные значения или собственные векторы [ править ]

Матрицы, удовлетворяющие условиям на продукты или обратные [ править ]

Ряд связанных с матрицей понятий касается свойств произведений или обратных величин данной матрицы. Матричное произведение матрицы А М матрицы с размерностью п матрицей А и п матрицы с размерностью к матрице В является т матрица с размерностью K матрица С дается

[3]

Это матричное произведение обозначается AB . [1] В отличие от произведения чисел, матричные произведения не коммутативны , то есть AB не обязательно должно быть равно BA . [3] Ряд понятий связан с несостоятельностью этой коммутативности. Обратной квадратной матрицы А представляет собой матрицу B (обязательно той же размерности, что и А ) таким образом, что AB = I . Эквивалентное BA = I . Обратного существовать не обязательно. Если она существует, B однозначно определяется, а также называютобратный к A , обозначенный A −1 .

Матрицы с конкретными приложениями [ править ]

Матрицы, используемые в статистике [ править ]

Следующие матрицы находят свое основное применение в статистике и теории вероятностей .

  • Матрица Бернулли - квадратная матрица с элементами +1, −1, с равной вероятностью каждого.
  • Центрирующая матрица - матрица, которая при умножении на вектор дает тот же эффект, что и вычитание среднего значения компонентов вектора из каждого компонента.
  • Матрица корреляции - симметричная матрица размера n × n , образованная коэффициентами попарной корреляции нескольких случайных величин .
  • Матрица ковариаций - симметричная матрица размера n × n , образованная попарными ковариациями нескольких случайных величин. Иногда называется дисперсионной матрицей .
  • Матрица дисперсии - другое название ковариационной матрицы .
  • Двойная стохастическая матрица - неотрицательная матрица, в которой сумма каждой строки и каждого столбца равна 1 (таким образом, матрица является как левой, так и правой стохастической ).
  • Информационная матрица Фишера - матрица, представляющая дисперсию частной производной по параметру логарифма функции правдоподобия случайной величины.
  • Матрица шляпы - квадратная матрица, используемая в статистике для соотнесения подобранных значений с наблюдаемыми значениями.
  • Ортостохастическая матрица - двустохастическая матрица , элементами которой являются квадраты абсолютных значений элементов некоторой ортогональной матрицы.
  • Матрица точности - симметричная матрица размера n × n , образованная путем обращения ковариационной матрицы . Также называется информационной матрицей .
  • Стохастическая матрица - неотрицательная матрица, описывающая случайный процесс . Сумма записей любой строки равна единице.
  • Матрица перехода - матрица, представляющая вероятности перехода состояний из одного состояния в другое в цепи Маркова.
  • Унистохастическая матрица - дважды стохастическая матрица, элементы которой являются квадратами абсолютных значений элементов некоторой унитарной матрицы.

Матрицы, используемые в теории графов [ править ]

Следующие матрицы находят свое основное применение в теории графов и сетей .

  • Матрица смежности - квадратная матрица, представляющая граф, с ненулевым значением ij, если вершина i и вершина j смежны.
  • Матрица смежности - особый класс матриц смежности , описывающий смежность в двудольных графах .
  • Матрица степеней - диагональная матрица, определяющая степень каждой вершины в графе.
  • Матрица Эдмондса - квадратная матрица двудольного графа.
  • Матрица инцидентности - матрица, представляющая отношения между двумя классами объектов (обычно вершинами и ребрами в контексте теории графов).
  • Матрица Лапласа - матрица, равная матрице степеней минус матрица смежности для графа, используемая для определения количества остовных деревьев в графе.
  • Матрица смежности Зейделя - матрица, аналогичная обычной матрице смежности, но с −1 для смежности; +1 за несмежность; 0 по диагонали.
  • Матрица косой смежности - матрица смежности, в которой каждое ненулевое значение a ij равно 1 или -1, соответственно, поскольку направление i → j совпадает с направлением первоначально указанной ориентации или противостоит ему.
  • Матрица Тутте - обобщение матрицы Эдмондса для сбалансированного двудольного графа.

Матрицы, используемые в науке и технике [ править ]

  • Матрица Кабиббо – Кобаяши – Маскавы - унитарная матрица, используемая в физике элементарных частиц для описания силы слабых распадов с изменением аромата .
  • Матрица плотности - матрица, описывающая статистическое состояние квантовой системы. Эрмитовский , неотрицательный и со следом 1.
  • Фундаментальная матрица (компьютерное зрение) - матрица 3 × 3 в компьютерном зрении, которая связывает соответствующие точки на стереоизображениях.
  • Нечеткая ассоциативная матрица - матрица в искусственном интеллекте , используемая в процессах машинного обучения.
  • Гамма-матрицы - матрицы 4 × 4 в квантовой теории поля .
  • Матрицы Гелл-Манна - обобщение матриц Паули ; эти матрицы являются одним заметным представление бесконечно малых генераторов в специальной унитарной группы SU (3).
  • Матрица гамильтониана - матрица, используемая в различных областях, включая квантовую механику и системы линейно-квадратичных регуляторов (LQR).
  • Нерегулярная матрица - матрица, используемая в информатике, которая имеет различное количество элементов в каждой строке.
  • Перекрытие матрицы - тип Определителя Грама , используется в квантовой химии для описания взаимосвязи набора базисных векторов одного квантовой системы.
  • S-матрица - матрица в квантовой механике, которая связывает асимптотические (бесконечное прошлое и будущее) состояния частиц.
  • Матрица рассеяния - матрица в СВЧ-технике, которая описывает, как движется мощность в многопортовой системе.
  • Матрица переходов состояний - экспонента матрицы состояний в системах управления.
  • Матрица замещения - матрица из биоинформатики , которая описывает скорость мутаций аминокислотных или ДНК- последовательностей.
  • Матрица Супника - квадратная матрица, используемая в информатике .
  • Z-матрица - матрица в химии , представляющая молекулу с точки зрения ее относительной атомной геометрии.

Другие термины и определения, относящиеся к матрице [ править ]

  • Каноническая форма Жордана - «почти» диагонализованная матрица, в которой единственные ненулевые элементы появляются на ведущей и супердиагоналях.
  • Линейная независимость - два или более вектора линейно независимы, если нет возможности построить один из линейных комбинаций других.
  • Матрица экспонент - определяется рядом экспонент .
  • Матричное представление конических сечений
  • Псевдообратная матрица - это обобщение обратной матрицы .
  • Форма эшелона строк - матрица в этой форме является результатом применения процедуры прямого исключения к матрице (используемой в методе исключения по Гауссу ).
  • Вронскиан - определитель матрицы функций и их производных такой, что строка n является ( n −1) производной первой строки.

См. Также [ править ]

  • Идеальная матрица

Заметки [ править ]

  1. ^ a b «Исчерпывающий список символов алгебры» . Математическое хранилище . 2020-03-25 . Проверено 7 сентября 2020 .
  2. ^ Хогбен  2006 , гл. 31.3.
  3. ^ a b Вайсштейн, Эрик В. "Умножение матриц" . mathworld.wolfram.com . Проверено 7 сентября 2020 .
  4. ^ «Матрица, не допускающая ущемления прав - Математическая энциклопедия» . encyclopediaofmath.org . Проверено 7 сентября 2020 .

Ссылки [ править ]

  • Хогбен, Лесли (2006), Справочник по линейной алгебре (дискретная математика и ее приложения) , Бока-Ратон: Chapman & Hall / CRC, ISBN 978-1-58488-510-8 CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )