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华工大庆

新虫 (初入文坛)

[求助] 矩阵及其子矩阵的奇异值之间的不等式或者等式关系

我是工科专业的,最近把领域内的一个问题转化成一个矩阵的奇异值分解的问题;
描述:一个大的方阵,从中任意抽出一个低维度的方阵,那么这两个矩阵的奇异值有什么不等式或者等式关系??例如  原矩阵为5x5,抽出3x3,则都进行奇异值分解,那么两个矩阵的奇异值有什么关系?

万分感谢了,求大神!!
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hyit_lxq

木虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

上述结论可证,依据是 Poincare 分离定理。但没有 E(k-j)(B)>=E(n-j)(A), j=0,1,...,k-1.

反例:
A= 5     8     2     6
     4    10     7     9
     8    10     1     5
     7      2     6     4
B= 5     2     6
     8     1     5
     7     6     4
则A的奇异值为:
  24.4924
    6.4060
    5.3395
    0.7592
B的奇异值为:
  15.3963
    3.8311
    2.0684

更多验证可运行如下Matlab程序:

n=randi([2,8]); A=randi(10,n,n);
N=randperm(n); p=min(randi([2,8]),n); P=sort(N(1:p)); B=A(P,P);
svd(A), svd(B)
~ ~ ~
4楼2013-07-04 12:23:02
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aaron1988

木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

感谢参与,应助指数 +1
我不太确定你小的矩阵怎么取。

下面是一个特别的情况
假设大矩阵为 B 维数是mXm, 小矩阵为S,维数是nXn。
如果大矩阵跟小矩阵存在关系为 P'B‘BP=S‘S, P 是转换矩阵,维数是mXn。
假设B是做SVD分解= S* V* D,其中V是奇异值,S,D都是unitary matrix (i.e. S'S=I)
上面式子就是 P'D'V'V DP = P‘D’ V^2 DP = S'S
同样对小矩阵S做SVD分解, S= TYU
那么P’D'V^2 D'P = U'Y^2U
其中V跟Y分别是B跟S的奇异值。
这就是你要的关系,最大的问题是你怎么取P!
2楼2013-07-04 10:05:13
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hyit_lxq

木虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

感谢参与,应助指数 +1
记 A 为 n 阶方阵, Ei(A) 为 A 的第 i 大奇异值; B 为 A 的 k 阶子矩阵, Ei(B) 为 B 的第 i 大奇异值。则: Ei(B)<=Ei(A), i=1,...,k.
~ ~ ~
3楼2013-07-04 12:14:38
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Halmos

铁虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

感谢参与,应助指数 +1
Check Horn and Johnson's Topics in Matrix Analysis, singular value inequalities
5楼2013-07-05 02:33:47
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