なぜ正射影の射影行列は対称的ですか?


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私はこれにかなり慣れていないので、質問が素朴な場合はご容赦ください。(コンテキスト:私はダビッドソン&マッキノンの本からの計量経済学を勉強しています「計量経済理論と方法」、そして、彼らはこれを説明していないようです。私も見てきたルーエンバーガーのビットより高度なレベルでの予測を扱うことに最適の本が、運がありません)。

射影行列Pが関連付けられている正射影Pとします。Iは各ベクトルを投影するに興味R nは、いくつかの部分空間にA ⊂ R N。PRnA⊂Rn

質問:T、つまりPが対称であるというのはなぜですか?この結果についてどのような教科書を見ることができますか?P=PTP


回答:


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これは、直交射影の線形代数の基本的な結果です。比較的簡単なアプローチは次のとおりです。場合スパニング正規直交ベクトルであるM次元部分空間Aを、そしてUはあるN × Pの持つ行列U Iカラムなどの、次に P = U U T。 これは、の正射影という事実から直接次X上にAがの正規直交基底の点で計算することができるAとして u1,…,ummAUn×pui

P=UUT.
xAA 上記の式から直接、P2=PおよびPT=Pになります。
∑i=1muiuiTx.
P2=PPT=P.

別の引数を指定することもできます。場合正射影のための射影行列であり、その後、定義により、すべてのためのX 、Y ∈ R N P X ⊥ Y - Pの Y 。 したがって、0 = (P x )T(y − P y )= x T P T(I − P)y = x T(P T − PPx,y∈Rn

Px⊥y−Py.

すべてのためのX 、Y ∈ R N。これは、 P T = P T Pであり、そこから P = (P T )T = (P T P )T = P T P = P Tであることを示しています。
0=(Px)T(y−Py)=xTPT(I−P)y=xT(PT−PTP)y
x,y∈RnPT=PTP
P=(PT)T=(PTP)T=PTP=PT.

洞察に満ちたコメントをありがとう!あなたの証明はそれほど難しくないので、どういうわけか、投影演算子の自己随伴性について何かを述べたウィキペディアの記事は私を追い払った。:)ところで、この種のものを扱うお気に入りの線形代数テキストはありますか?
— weez13

私が最もよく知っている初等線形代数の本はこれをカバーしていません。私が知っている最良の参考文献は、機能分析に関する高度な本です。右行わ線形代数本はよさそうだが、私はそれを知りません。
— NRH

x=xT(Px)T=xPT(Px)T(y−Py)=xPT(I−P)yx=xTPx
(Px)T=xTPT.
PT−PTP=0

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x=xTx∈Rnn=1x

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幾何学的な直観の試み...

  1. 対称行列は自己随伴です。
  2. スカラー積は、相互線形空間の成分によってのみ決定されます(ベクトルの直交成分には依存しません)。

xAy⟨x,Ay⟩バツ の投影のスパンで y。そのため、製品は⟨Aバツ、Ay⟩、また ⟨Aバツ、y⟩ 同じ引数に従います。

以来 A 自己随伴であり、対称的です。


どうもありがとう!あなたのコメントを読む前に、私はここで自己結合が重要である理由についてかなり混乱していました。今、私はいくつかの手がかりを持っています、ありがとう!
— weez13
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