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线性代数

在这个例子中,我们将展示如何解决简单的线性代数问题,如找到行列式,矩阵乘法和SVG因式分解。

首先,请使用代码运行准备单元格。

In [ ]:
Pkg.add(["LinearAlgebra", "Rotations"])
In [ ]:
using LinearAlgebra;
using Rotations;
using Plots;
plotlyjs();

求矩阵的行列式

求矩阵的行列式

In [ ]:
A = [1 2 3; 4 1 6; 7 8 1]
det(A)
Out[0]:
104.0

矩阵乘法

找到点(1,2,0)绕Z轴旋转一个角度时的坐标 .

In [ ]:
X = [1, 2, 0]
scatter([X[1]], [X[2]], [X[3]], framestyle = :zerolines, legend=false, aspect_ratio = 1)
Out[0]:
In [ ]:
R_euler = RotXYZ(0,0,90*pi/180);
Y = R_euler * X
scatter!([Y[1]], [Y[2]], [Y[3]], framestyle = :zerolines, legend=false, aspect_ratio = 1)
Out[0]:
In [ ]:
print(Y)
[-2.0, 1.0000000000000002, 0.0]

通过因式分解降低矩阵的维数

给出了三个对象的特征矩阵:

这些列包含对象的要素,但它们包含冗余信息。 使用SVD和附加操作将维度减少到两个变量。 具体算法步骤:

  1. 将基质分解成成分 U, s, VT 使用函数 svd().
  2. 创建空矩阵 Sigma 与矩阵大小相同 A,并用矢量元素填充其主对角线 S.
  3. 分离矩阵的2列 Sigma 和矩阵的2行 V 使用命令查找矩阵在降维空间中的投影 T = U * Sigma.
In [ ]:
A = [ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10;
      11 12 13 14 15 16 17 18 19 20;
      21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 ];

U, s, VT = svd(A);
In [ ]:
# Создадим матрицу Sigma
Sigma = zeros(size(A,1), size(A,2));
Sigma[1:size(A,1), 1:size(A,1)] = diagm(s);

# Выберем только 2 признака для описания
n_elements = 2;
Sigma = Sigma[:, 1:n_elements];
VT = VT[1:n_elements, :];

# Находим проекцию матрицы в пространство уменьшенной размерности
T = U * Sigma
Out[0]:
3×2 Matrix{Float64}:
 -18.5216   6.47697
 -49.8131   1.91182
 -81.1046  -2.65333
In [ ]:
# Приблизительное восстановление матрицы по сжатой информации
B = U * (Sigma * VT)
Out[0]:
3×3 Matrix{Float64}:
  2.80454   7.16027  12.4563
 11.5326   25.8784   22.6968
 20.2608   44.5964   32.9373