将厄密矩阵分解为向量的乘积及其共轭转置

Decompose hermitian matrix into product of vector and it's conjugate transpose

假设我有一个 (n x n) 厄密矩阵 A,定义为 (n x m) 矩阵 B 的乘积,它是厄密转置:

A = B*B'

矩阵B已知,非结构化且正定。

1) 如何将矩阵 A 分解为 u*u' 的乘积,其中 u 是长度为 n 的向量?

2) 是否可以直接从 B 计算 u,而无需首先计算全矩阵 A?

使用B的奇异值分解。A的特征向量是B的左奇异向量,A的特征值是B的奇异值的模平方。(在下面的等式中,'表示共轭转置。)

B=USV'

A = BB' = USV'(USV')' = USV'VS'U' = USS'U'

现在,通过 A 的特征分解,您可以将 A 表示为 uu' 的加权和,其中 u 是 U 的列(特征和权重(特征值)是 SS' 的对角线值。