직교 투영법의 투영 행렬이 왜 대칭입니까?


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나는 이것에 익숙하지 않으므로 질문이 순진한 경우 용서하기를 바랍니다. (상황 : 나는 Davidson & MacKinnon의 저서 "Econometric Theory and Methods" 에서 계량 경제학을 배우고 있는데 이것을 설명하지 않는 것 같습니다. 또한 조금 더 진보 된 수준의 예측을 다루는 Luenberger의 최적화 책을 보았습니다. 운이 없다).

내가 직교 투영 와 관련 투영 행렬 가 있다고 가정하십시오 . 각 벡터를 공간 에 투영하는 데 관심이 있습니다.피피아르 자형엔ㅏ⊂아르 자형엔

질문 : 따르는 이유는 무엇입니까? 즉, 는 대칭입니까? 이 결과에 대해 어떤 교과서를 볼 수 있습니까?피=피티피


답변:


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이것은 직교 투영법에 대한 선형 대수의 기본 결과입니다. 비교적 간단한 접근 방식은 다음과 같습니다. 경우 걸쳐 직교 벡터이다 차원 서브 스페이스 한 는 IS 와 매트릭스 '열과, 다음에 s 이것의 정사영 사실로부터 다음 상 의 정규직 교 기저면에서 계산 될 수 로서 {I = 1} ^ m u_i u_i ^ T는 X \ sum_. 그것은 위의 공식에서 직접 따릅니다. m U N × P U I P = U U T . x A A m ∑ i = 1 u i u T i x . P 2 = P유1,…,유미디엄미디엄ㅏ유엔×피유나는

피=유유티.
엑스ㅏㅏ
∑나는=1미디엄유나는유나는티엑스.
피2=피 그리고 그 피티=피.

다른 주장을하는 것도 가능합니다. 경우 피 모두 정의에 의해 다음과 직교 투영하는 투영 매트릭스,,,이고 P x ⊥ y − P y .엑스,와이∈아르 자형엔

피엑스⊥와이−피와이.
결과적으로,
0=(피엑스)티(와이−피와이)=엑스티피티(나는−피)와이=엑스티(피티−피티피)와이
모든 x에 대해 \ mathbf {P} ^ T-\ mathbf {P} ^ T \ mathbf {P}) y , y \ in \ mathbb {R} ^ n엑스,와이∈아르 자형엔 . 이것은 피티=피티피 이고,
피=(피티)티=(피티피)티=피티피=피티.

통찰력있는 의견에 감사드립니다! 어쨌든 Wikipedia 기사는 프로젝션 운영자의 자기 인접성에 대해 언급 한 것이 귀하의 증거가 그렇게 어렵지 않기 때문에 나를 버렸습니다. :) BTW, 이런 종류의 물건을 다루는 좋아하는 선형 대수 텍스트가 있습니까?
— weez13

내가 아는 초등 선형 대수 책은 이것을 다루지 않습니다. 내가 아는 가장 좋은 참고 자료는 기능 분석에 관한 고급 책입니다. 선형 대수는 바르게 책 모양의 좋은,하지만 난 그것을 알고하지 않습니다.
— NRH

참고 : NRH의 대답은 라고 가정합니다 . 유일한 경우이다에 (항등 항 경우 임) 때문에 선형 맵 및 벡터 에 대해 이 두 경우 모두에 영향을 미치기 때문에 이것은 증명의 결과에 실제로 영향을 미치지 않지만 언급 할 가치가 있다고 생각했습니다. ( P x ) T = x P T ( P x ) T ( y − P y ) = x P T ( I − P ) y x = x T P x ( P x ) T = x T P T . P T − P T P = 0엑스=엑스티(피엑스)티=엑스피티(Px)T(y−Py)=xPT(I−P)yx=xTPx
(Px)T=xTPT.
PT−PTP=0
— 밀라노 Mosse

1
@Milan 감사합니다. 관찰 위해 가능한 경우에만 시시한다. 단순히 일어난 일 이 두 번째 줄 의 에서 몇 개의 조옮김이 없어 졌다는 것 입니다. 대수를 올바르게 만들기 위해 누락 된 조옮김을 복원했습니다. x=xTx∈Rnn=1x
— whuber

2

기하학적 직관에 대한 시도는 ...

  1. 대칭 행렬은 자체 인접합니다.
  2. 스칼라 곱은 상호 선형 공간 의 성분에 의해서만 결정됩니다 (그리고 벡터의 직교 성분과 무관).

당신이보고 싶은 것은 (1)에 따라 투영이 자체적으로 대칭 적이라는 것입니다. 왜 그렇습니까? 벡터의 내적 고려 돌출부와 번째 벡터의 : . (2)에 따라, 곱은 의 투영 범위에서 의 성분에만 의존합니다 . 따라서 제품은 과 동일해야하며 동일한 인수를 따르는 과 같아야합니다.xAy⟨x,Ay⟩xy⟨Ax,Ay⟩⟨Ax,y⟩

이후 인 자체는 대칭 adjoint-.A


고마워요! 귀하의 의견을 읽기 전에, 왜 자기 인접성이 중요한지에 대해 혼란 스러웠습니다. 이제 실마리가 있습니다. 감사합니다!
— weez13
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