cholesky分解

cholesky分解

Cholesky 分解是把一個對稱正定的矩陣表示成一個下三角矩陣L和其轉置的乘積的分解。它要求矩陣的所有特徵值必須大於零,故分解的下三角的對角元也是大於零的。Cholesky分解法又稱平方根法,是當A為實對稱正定矩陣時,LU三角分解法的變形。

重要性質

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1.若A對稱正定,則亦對稱正定,且>0;

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2.A的順序主子陣亦對稱正定;

3.A的特徵值λi>0;

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4.A的全部順序主子式det()>0。(A能夠作Cholesky分解的充要條件)

證明方式

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設A=>0,則A的所有順序主子式為正

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

矩陣A存在Doolittle分解:A=L1U

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易證=,i=1,2,...,n

其中di(i=1,...,n)為U的主對角元素,且有

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

記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

分解定義

如果矩陣A為n階對稱正定矩陣,則存在一個對角元素為正數的下三角實矩陣L,使得:

當限定L的對角元素為正時,這種分解是唯一的,稱為Cholesky分解。在Matlab中,Cholesky分解由函式chol實現,該函式要求輸入的矩陣是正定的。

遞推公式

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