廣義逆(Pseudoinverse)是線性代數(shù)中的重要概念,對(duì)很多問題有著重要的應(yīng)用,例如回歸分析、特征提取、正交分解等等。其中,Moore-Penrose 廣義逆是最廣泛使用、最熟知的廣義逆,我們?cè)诒疚闹袑⒔榻B如何使用 Python 求取它。
在 Python 中,NumPy 庫提供了用于計(jì)算廣義逆的函數(shù) pinv()。它可以接受多種類型的矩陣作為輸入,包括二維數(shù)組、一維數(shù)組和標(biāo)量值,具體用法如下:
import numpy as np a = np.random.rand(3, 4) # 生成一個(gè)隨機(jī)的 3 行 4 列的矩陣 a_pinv = np.linalg.pinv(a) # 計(jì)算矩陣的廣義逆
上述代碼中,我們調(diào)用了 NumPy 的隨機(jī)數(shù)函數(shù) rand() 生成了一個(gè)隨機(jī)的 3 行 4 列的矩陣 a,然后使用 linalg.pinv() 函數(shù)計(jì)算了它的廣義逆,并將結(jié)果存儲(chǔ)在變量 a_pinv 中。
下面,我們來測(cè)試一下這個(gè)函數(shù)的效果,以驗(yàn)證我們是否正確地求得了矩陣的廣義逆:
b = np.random.rand(4) # 生成一個(gè)隨機(jī)的 4 維向量 x = np.dot(a_pinv, b) # 利用廣義逆求解方程組 ax=b print(np.allclose(np.dot(a, x), b)) # 檢驗(yàn)解是否正確
在上述代碼中,我們生成了一個(gè) 4 維的隨機(jī)向量 b,并使用 NumPy 的 dot() 函數(shù)將其與矩陣 a_pinv 相乘得到了解 x。最后,我們使用 NumPy 的 allclose() 函數(shù)檢驗(yàn)了解 x 是否滿足方程 ax=b。
綜上所述,我們可以通過使用 NumPy 庫中的函數(shù)求解廣義逆,從而簡(jiǎn)便地解決各種復(fù)雜的線性代數(shù)問題。