등가 행렬

Idempotent matrix

선형 대수학에서, 등가 행렬은 그 자체로 곱하면, 스스로 [1][2]산출되는 행렬이다., 행렬 A}=에만 유효합니다. 이 A 정의하려면 행렬 A A 정사각형 행렬이어야 합니다.이렇게 볼 때, 등가 행렬은 행렬 고리등가 요소이다.

2× (\ 22) 아이덴텐트 매트릭스의 는 다음과 같습니다.

× (\ 33) 아이덴텐트 매트릭스의 예는 다음과 같습니다.

실제 2 × 2 케이스

매트릭스 c 쓸모없는 경우

  • + ,( - - ) ( \ b ( 1 - d ) = 0( \ b = -、 { d =1 - a}
  • a+ , ( - - ) ( \ c ( 1 - d ) = d - ,{ d =1 - a ,

따라서 2 × 2 행렬이 등가성이 되기 위해서는 대각선 또는 배선이 1인 조건이 필요합니다.등위 대각 행렬의 경우, a d는 1 또는 0이어야 합니다.

b { b 행렬 b -) {displaystyle a & - a \ {pmatrix} )은 + 공식이므로2차 방정식만족합니다.

2 - + 2 , \ a - a + } =0 , - + 2 4 ( \ ( a - { \ { \ )^2} +

중심(1/2, 0)과 반지름 1/2가 있는 입니다.각도 θ의 경우,

( cos \ 1 + + cos ⁡ { A ={ } { } { \ \& \ \ {} }} em em em em em em em em em em em em em em em em em em em em em em em em em em em

그러나 b { b 필수 조건이 아닙니다. 임의의 매트릭스

( -a) ( + a ( \ display a { } + a )의 {{ (\ { pmatrix}가 유효합니다

특성.

특이성과 규칙성

유일한 비단수 아이덴텐트 행렬은 아이덴티티 행렬입니다. 즉, 비아이덴티티 행렬이 아이덴티티일 경우 독립 행(및 열)의 수가 행(및 열)의 수보다 작습니다.

2 \ A} A I - = A- A - 1 = - = A - 1 = A - A I= - 1 = A - = A - A I A - 1 = A A - 1}=

항등 행렬에서 등위 행렬을 빼면 결과도 등위 행렬이 됩니다.이것은 이후 지속된다.

행렬 A가 등가일 경우 모든 양의 정수 에 대해 n \ A} =이것은 유도에 의한 증명을 사용하여 나타낼 수 있습니다. 1 {1}에 결과가 A A {\ A} A 로 되어 있습니다.으로, - \ A} = A는 아이돌포텐트이기 때문에따라서 유도의 원리에 따라 결과는 다음과 같습니다.

고유값

등가 행렬은 항상 대각선화 가능합니다.[3]고유값은 0 또는 1입니다. x{\가) 일부 고유 A{\ A 0이 아닌 고유 벡터이고 고유값 {\ = A = = = A A = A = A = A = = = A = A = A = = A = A = A = A = A = A = A = A = A A =\ A {^{mathbf { \da \in \\}}

추적하다

등가행렬의 트레이스(주대각선상의 요소의 합계)는 행렬의 순위와 같기 때문에 항상 정수입니다.이것은 순위를 쉽게 계산할 수 있는 방법 또는 특별히 알려지지 않은 요소를 가진 행렬의 추적을 쉽게 결정할 수 있는 방법을 제공한다(예를 들어 모집단 분산의 추정치로 표본 분산을 사용할 때의 편향 정도확립하는 데 도움이 된다).

등가 행렬 간의 관계

회귀 분석에서 M - ( X ) - 1 { \ M =I - X ( ' X - X 'X 에서 종속 y의 벡터 회귀로부터 e {\ e를 생성하는 것으로 있습니다) 이제 1({1})을X({X 서브셋으로 이루어진 행렬로 , I - 1 ( 1X ) - { {1} =I - X { 1 ( _ ) { 1 } X _ { 1 } { 1 } { 1 } { 1 ) 。 M_(는) 유용하지만, 다소 놀라운 사실은 1 {{ MM_} 입니다. 이는 1 { MX_} = X 1 { X 회귀에서 잔차가 발생하기 입니다. X_ 집합이므로 완벽하게 보간할 수 있습니다(직접 치환하면 X (\ MX이는 두 가지 다른 중요한 결과로 이어집니다. 하나는 (1 -) { }-M} 이 대칭이고 Idempotent이고, 다른 하나는 (1 - ) { 입니다 즉 ( M ()}은(는 M { M과(와) 직교하며, 이러한 결과는 예를 들어 F test 도출에 핵심적인 역할을 한다.

적용들

회귀 분석계량경제학에서 등가 행렬이 자주 발생합니다.예를 들어, 일반 최소 제곱에서 회귀 문제는 계수 추정치의 벡터 β를 선택하여 행렬 형태의 잔차 제곱(예측 오류) ei:의 합을 최소화하는 것이다.

최소화( - ) ( - ){ ( y - \ \ { ( y - X \ ) }

y {\y}는 종속 변수 관측치의 벡터이고 {\ X 각 열이 독립 변수 중 하나에 대한 관측치의 열인 행렬입니다.결과 추정치는 다음과 같습니다.

여기서 위 첨자 T는 전치(transpose)를 나타내고 잔차의[2] 벡터는

여기서 M M X T는 모두 동일하며 대칭 행렬이며, 합계를 단순화할 수 있다.

M M 등가성은 β {\의 편차를 결정하는 등 다른 계산에도 영향을 미칩니다.

Idempotent 선형 P { P Null N {\N {\displaystyle P}의 범위 R상의 투영 연산자이며, P { PIdempotent이고 대칭에만 직교 투영 연산자이다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Chiang, Alpha C. (1984). Fundamental Methods of Mathematical Economics (3rd ed.). New York: McGraw–Hill. p. 80. ISBN 0070108137.
  2. ^ a b Greene, William H. (2003). Econometric Analysis (5th ed.). Upper Saddle River, NJ: Prentice–Hall. pp. 808–809. ISBN 0130661899.
  3. ^ Horn, Roger A.; Johnson, Charles R. (1990). Matrix analysis. Cambridge University Press. p. p. 148. ISBN 0521386322.