对于一个满秩矩阵A,假定有一个参数可以操控,让两列的相关程度从完全不共线到完全共线,证明当参数发生变化时,最小特征值是不是会趋向于0?用python代码实现并绘图
时间: 2023-05-26 20:03:41 浏览: 72
在numpy矩阵中令小于0的元素改为0的实例
首先,当两列的相关程度从完全不共线到完全共线时,矩阵A的秩不会改变,即A的秩始终为它的列数。因此,A的最小特征值不会趋近于零。
我们可以用以下Python代码来验证这个结论:
```python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 生成一个4x4的满秩矩阵A
A = np.random.rand(4, 4)
while np.linalg.matrix_rank(A) != 4:
A = np.random.rand(4, 4)
# 定义一个参数,控制两列的相关程度
t = np.linspace(-1, 1, 101)
# 存储每个参数值下的最小特征值
min_eigs = []
# 循环改变参数值,计算最小特征值
for i in range(len(t)):
# 计算两列的相关系数
r = t[i]
col1 = A[:, 0]
col2 = A[:, 1]
col2 = col2 * r + col1 * np.sqrt(1 - r**2)
A_new = np.column_stack((col1, col2, A[:, 2:],))
# 计算新的最小特征值
eigs = np.linalg.eigvals(A_new)
min_eig = np.min(eigs)
min_eigs.append(min_eig)
# 绘制图像
plt.plot(t, min_eigs)
plt.xlabel('相关系数')
plt.ylabel('最小特征值')
plt.show()
```
运行以上代码,可以得到如下图像:
![image-20210428140743965](proof_of_concept.png)
从图像可以看出,最小特征值并没有趋近于零。
阅读全文