什么是范数,范数的定义,特点和应用

2020-11-23 10:29:07 字数 3883 阅读 4237

1楼:张

范数可定义为向量内积开根号。

范数通常被用来衡量信号的强度或者误差的大小。

什么是范数?向量的范数公式是什么

2楼:匿名用户

向量范数是模概念的推广,特别是高维空间称为范数。向量范数计算方法:

3楼:线玉英独桥

向量范数

定义1.

设,满足

1.正定性:║x║≥0,║x║=0

iffx=0

2.齐次性:║cx║=│c│║x║,

3.三角不等式:║x+y║≤║x║+║y║

则称**中定义了向量范数,║x║为向量x的范数.

可见向量范数是向量的一种具有特殊性质的实值函数.

常用向量范数有,令x=(

x1,x2,…,xn)t

1-范数:║x║1=│x1│+│x2│+…+│xn│

2-范数:║x║2=(│x1│2+│x2│2+…+│xn│2)^1/2

∞-范数:║x║∞=max(│x1│,│x2│,…,│xn│)

易得║x║∞≤║x║2≤║x║1≤n1/2║x║2≤n║x║∞

定理1.**中任意两种向量范数║x║α,║x║β是等价的,即有m,m>0使

m║x║α≤║x║β≤m║x║

可根据范数的连续性来证明它.由定理1可得

定理2.设是**中向量序列,x是**中向量,则

║x(k)-x║→0(k→∞)

iffxj(k)-xj→0,j=1,2,…,n(k→

∞)其中xj(k)是x(k)的第j个分量,xj是x的第j个分量.此时称收敛于x,记作x(k)

→x(k→∞),或.三、

矩阵范数

定义2.

设,满足

1.正定性:║x║≥0,║x║=0

iffx=0

2.齐次性:║cx║=│c│║x║,

3.三角不等式:║x+y║≤║x║+║y║

4.相容性:

║xy║≤║x║║y║

则称**×n中定义了矩阵范数,║x║为矩阵x的范数.

注意,矩阵x可视为n2维向量,故有前三条性质.因此定理1,2中向量的等价性和向量

序列收敛的概念与性质等也适合于矩阵.第四条,是考虑到矩阵乘法关系而设.更有矩

阵向量乘使我们定义矩阵范数向量范数的相容性:

║ax║≤║a║║x║

所谓由向量范数诱导出的矩阵范数与该向量范数就是相容的.

定理3.

设a是n×n矩阵,║?║是n维向量范数则

║a║=max=

max是一种矩阵范数,称为由该向量范数诱导出的矩阵范数或算子范数,它们具有相容性

或者说是相容的.

单位矩阵的算子范数为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║,x=(xx…x)

常用的三种向量范数诱导出的矩阵范数是

1-范数:║a║1=

max=

2-范数:║a║2=max=

,λ1是aha的

最大特征值.

∞-范数:║a║∞=max=

此外还有frobenius范数:

.它与向量2-范数相容.但非向量范数诱导出的矩阵范数.

四、矩阵谱半径

定义3.设a是n×n矩阵,λi是其特征值,i=1,2,…,n.称

为a的谱半径.

谱半径是矩阵的函数,但非矩阵范数.对任一矩阵范数有如下关系:

ρ(a)≤║a║

因为任一特征对λ,x,ax=λx,令x=(xx…x),可得ax=λx.两边取范数,由矩阵范数的

相容性和齐次性就导出结果.

定理3.矩阵序列i,a,a2,…ak,…收敛于零的充分必要条件是ρ(a)

4楼:甲振英堵罗

定义:零范数——向量中非0的元素的个数。

关于范数:

函数与几何图形往往是有对应的关系,这个很好想象,特别是在三维以下的空间内,函数是几何图像的数学概括,而几何图像是函数的高度形象化,比如一个函数对应几何空间上若干点组成的图形。

但当函数与几何超出三维空间时,就难以获得较好的想象,于是就有了映射的概念,映射表达的就是一个集合通过某种关系转为另外一个集合。通常数学书是先说映射,然后再讨论函数,这是因为函数是映射的一个特例。

为了更好的在数学上表达这种映射关系,(这里特指线性关系)于是就引进了矩阵。这里的矩阵就是表征上述空间映射的线性关系。而通过向量来表示上述映射中所说的这个集合,而我们通常所说的基,就是这个集合的最一般关系。

于是,我们可以这样理解,一个集合(向量),通过一种映射关系(矩阵),得到另外一个几何(另外一个向量)。

那么向量的范数,就是表示这个原有集合的大小。

而矩阵的范数,就是表示这个变化过程的大小的一个度量。

而0范数则指向量中非0的元素的个数。

半范数的概念是什么呢?

5楼:

楼上的回答真心搞笑啊

半范数就是比范数少一个条件,就是半范数为0的元素,不一定是0元素

一个向量函数的范数可以怎么定义,请给一个例子

6楼:上海皮皮龟

一个向量的范数可以由其分量的平方和的算术根确定,如果这个向量是x的函数,则对该算术根按函数的范数定义取范数,如该算术根在区间上平方积分的算术根,也可以定义为该向量范数在区间上的绝对值的最大值等等。

如何理解范数的概念服从一定的公理体系

7楼:风海孤舟

大概是这样的:回忆一下拓扑的定义,它是有一系列开集满足一些公理定义的.两个拓扑是等价的是说他们的开集可以互相包含.

对于带范数的空间,所有的开集可以由范数定义的小开球并出来.也就是拓扑是由范数确定的.当两个范数等价时(说的是小球的半径在延伸或者压缩下是一样的)

谁能用最简明扼要的方式说下什么叫范数,最小范数?应用在什么地方?粘那么大段看的都累。。。

8楼:电灯剑客

利用正定性、半齐次性和三角不等式给的定义方式就是目前为止最简明扼要的,再要简明就不严格了。既然都已经学到范数了,这种定义方式应该不是很难接受,具体的例子又很容易找,完全不应该感到太抽象才对。

比如讲,范数是比较抽象的量的一种“长度”,是绝对值的推广,比较主要的应用是误差分析,范数中的相容性也主要是为了这个目的而提出的。这种**很通俗,但是只能在已经有定义的情况下帮助理解。

至于最小范数,就是不存在比它更小的相容范数。对于相容性||ab||<=||a||*||b||而言,即使是不满足相容性的矩阵范数,也总可以在扩大一个常数倍后变成相容范数,其中最小的那个就得到最小范数。

可以用通俗易懂的话告诉我f范数是什么意思?有什么作用?谢谢

9楼:匿名用户

范数表示的是向量的长度或者矩阵的大小,它是一种运算,只要向量运算满足非负定性,其次性,三角不等式性和乘法相容性,矩阵运算满足上面的前三条性质就可以定义为范数运算,比如f=2的时候表示向量或者矩阵的2范数,f=1的时候代表1范数。常用向量范数的定义简单一些,就是所有元素绝对值的f次方相加再开f次方,常用矩阵范数有1范数2范数和无穷范数,1范数就是列范数,矩阵的各列绝对值之和的最大值,无穷范数就是行范数,矩阵各行的绝对值之和的最大值,2范数就是镨范数,它在矩阵不为0的时候等于矩阵的谱半径。

范数对于数学的意义?1范数,2范数,无穷范数该怎么用

10楼:爱

1-范数:是指向量(矩阵)里面非零元素的个数。类似于求棋盘上两个点间的沿方格边缘的距离。

x||1 = sum(abs(xi)); 2-范数(或euclid范数):是指空间上两个向量矩阵的直线距离。类似于求棋盘上两点见的直线距离 (无需只沿方格边缘)。

矩阵的范数有那些定义,什么是矩阵的范数

1楼 小罗 范数应满足三个要求 1 正定性 a 0,则 a 0 2 线性性 t r,则 t a t a 3 三角不等式 a b a b 一般指定一个具体的向量范数 ,例如 x x1 2 xn 2 ,x x1 x2 xn 定义从属于它的矩阵范数为 a sup 可以验证,这样利用向量的范数来定义矩阵范数...

什么叫范数?具体怎么理解,请教范数的简单解释?

1楼 匿名用户 r为线性空间, 为r到非负数的映射,如果 满足 1 对r中的任意元素x,有 x 0的充要条件为x 0。 2 对r中的任意元素x和y,有 x y x y 3 对r中的任意元素x和任意实数a,有 ax a x 则称 为r上的一个范数。 理解方面,可以视为模或者距离的概念的推广 2楼 匿名...

矩阵范数的性质,矩阵大小范数由矩阵的什么性质决定

1楼 中地数媒 1 非负性 a 0时, a 0,0为空矩阵 2 齐次性 a a , 为任意复数 3 三角不等式 加法性质 a b a b 4 柯西不等式 乘法性质 ab a b 5 对于p范数有矩阵与向量的相容性 联系性 ax p a p x p。 由此可见,向量范数是一个数,而矩阵范数是一个数表,...