文档数学线性代数范数范数向量范数定义向量 x\boldsymbol xx 的范数记作 ∣∣x∣∣||\boldsymbol x||∣∣x∣∣,满足∣∣x∣∣≥0||\boldsymbol x||\ge 0∣∣x∣∣≥0,∣∣x∣∣=0||\boldsymbol x|| = 0∣∣x∣∣=0 当且仅当 x=0\boldsymbol x=\boldsymbol 0x=0∣∣ax∣∣=a∣∣x∣∣||a\boldsymbol x||=a||\boldsymbol x||∣∣ax∣∣=a∣∣x∣∣∣∣x+y∣∣≤∣∣x∣∣+∣∣y∣∣||\boldsymbol x + \boldsymbol y|| \le ||\boldsymbol x|| + ||\boldsymbol y||∣∣x+y∣∣≤∣∣x∣∣+∣∣y∣∣常用范数111-范数:∣∣x∣∣1=∑i=1n∣xi∣||\boldsymbol x||_1 = \displaystyle\sum_{i = 1}^n |x_i|∣∣x∣∣1=i=1∑n∣xi∣222-范数:∣∣x∣∣2=∑i=2n∣xi∣2||\boldsymbol x||_2 = \displaystyle\sqrt{\sum_{i = 2}^n |x_i|^2}∣∣x∣∣2=i=2∑n∣xi∣2∞\infty∞-范数:∣∣x∣∣∞=maxi=1n{xi}||\boldsymbol x||_{\infty} = \displaystyle\max_{i = 1}^n \{x_i\}∣∣x∣∣∞=i=1maxn{xi}矩阵范数 定义矩阵 AAA 的范数记作 ∣∣A∣∣||\boldsymbol A||∣∣A∣∣,满足∣∣A∣∣≥0||A||\ge 0∣∣A∣∣≥0,∣∣A∣∣=0||A|| = 0∣∣A∣∣=0 当且仅当 A=0A=0A=0∣∣aA∣∣=a∣∣A∣∣||aA||=a||A||∣∣aA∣∣=a∣∣A∣∣∣∣A+B∣∣≤∣∣A∣∣+∣∣B∣∣||A + B|| \le ||A|| + ||B||∣∣A+B∣∣≤∣∣A∣∣+∣∣B∣∣∣∣AB∣∣≤∣∣A∣∣⋅∣∣B∣∣||AB|| \le ||A||\cdot||B||∣∣AB∣∣≤∣∣A∣∣⋅∣∣B∣∣相容已知 RnR^nRn 上的向量范数 ∣∣x∣∣α||\boldsymbol x||_\alpha∣∣x∣∣α Rn×nR^{n\times n}Rn×n 上的矩阵范数 ∣∣A∣∣β||A||_\beta∣∣A∣∣β。如果 ∣∣Ax∣∣α≤∣∣A∣∣β∣∣x∣∣α||A\boldsymbol x||_\alpha \le ||A||_\beta||\boldsymbol x||_\alpha∣∣Ax∣∣α≤∣∣A∣∣β∣∣x∣∣α,则 ∣∣A∣∣β||A||_\beta∣∣A∣∣β 与 ∣∣x∣∣α||\boldsymbol x||_\alpha∣∣x∣∣α 相容。如果在同一个场景下同时使用向量范数和矩阵范数,则应当使用相容的范数。算子范数已知向量范数 ∣∣x∣∣||\boldsymbol x||∣∣x∣∣,定义 ∣∣A∣∣=max∣∣x∣∣=1∣∣Ax∣∣||A|| = \displaystyle\max_{||\boldsymbol x|| = 1} ||A\boldsymbol x||∣∣A∣∣=∣∣x∣∣=1max∣∣Ax∣∣。根据三种向量范数,得到对应的三种矩阵范数:111-范数 / 列范数:∣∣A∣∣1=maxj=1n∑i=1n∣aij∣||A||_1 = \displaystyle\max_{j = 1}^n \sum_{i = 1}^n |a_{ij}|∣∣A∣∣1=j=1maxni=1∑n∣aij∣222-范数 / 谱范数:∣∣A∣∣2=∣λ∣max(ATA)=ρ(ATA)||A||_2 = \displaystyle\sqrt{|\lambda|_{\max}(A^{\mathrm T}A)} = \sqrt{\rho(A^{\mathrm T}A)}∣∣A∣∣2=∣λ∣max(ATA)=ρ(ATA)∞\infty∞-范数 / 行范数:∣∣A∣∣∞=maxi=1n∑j=1n∣aij∣||A||_\infty = \displaystyle\max_{i = 1}^n \sum_{j = 1}^n |a_{ij}|∣∣A∣∣∞=i=1maxnj=1∑n∣aij∣向量范数从属的矩阵范数与向量范数相容。F 范数∣∣A∣∣F=∑i=1n∑j=1naij2||A||_F = \sqrt{\sum\limits_{i = 1}^n \sum\limits_{j = 1}^n a_{ij}^2}∣∣A∣∣F=i=1∑nj=1∑naij2。其与向量 2-范数相容。行列式特征值与特征向量