cholesky分解

更新时间:2024-06-27 13:45

Cholesky 分解是把一个对称正定的矩阵表示成一个下三角矩阵L和其转置的乘积的分解。它要求矩阵的所有特征值必须大于零,故分解的下三角的对角元也是大于零的。Cholesky分解法又称平方根法,是当A为实对称正定矩阵时,LU三角分解法的变形。

重要性质

1.若A对称正定,则亦对称正定,且>0;

2.A的顺序主子阵亦对称正定;

3.A的特征值λi>0;

4.A的全部顺序主子式det()>0。(A能够作Cholesky分解的充要条件)

证明方式

设A=>0,则A的所有顺序主子式为正

>0, i=1,2,...,n

矩阵A存在Doolittle分解:A=L1U

易证=,i=1,2,...,n

其中di(i=1,...,n)为U的主对角元素,且有

di>0,i=1,2,...,n

记D=diag(d1,d2,...,dn)

A^T=A,(L1U)^T=L1U,U^T(L1)^T=L1U

(D^(-1)U)^TD(L1)^T=L1D(D^(-1)U)

(L1)^T(D^(-1)U)^(-1)=D^(-1)(U^(-1)D)^TL1D

D^(-1)U=(L1)^T,A=L1D(L1)^T,A=L1D^(1/2)D^(1/2)(L1)^T

A=(L1D^(1/2))(L1D^(1/2))^T

A=LL^T

分解定义

如果矩阵A为n阶对称正定矩阵,则存在一个对角元素为正数的下三角实矩阵L,使得:当限定L的对角元素为正时,这种分解是唯一的,称为Cholesky分解。在Matlab中,Cholesky分解由函数chol实现,该函数要求输入的矩阵是正定的。

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