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矩阵乘法的操作方法(矩阵乘法的五种理解)

矩阵乘法的操作方法(矩阵乘法的五种理解)同样的,对应于 A 右乘向量等同于A列的组合,A 左乘行向量等同于 A 行的组合:由于我们将 A 和 B 都按列来切,这种方式可以助记成 列列 切分。回顾可以将 Ax 视为 A 的列向量关于每个 Ax = b 分量的线性组合。那么 AB 相乘可以理解为将矩阵 B 按列切分成列向量,即如此,结果矩阵的第 j 列就是 A Bcolj : A 的列向量关于 Bcolj 的线性组合。

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本文对应视频课程第三节中详细解释了矩阵相乘的5种方法及其理解。

假定 A x B = C 中, A 是 m 行 n 列的矩阵, B 是 n 行 p 列的矩阵, C 为 m 行 p 列矩阵:

矩阵乘法的操作方法(矩阵乘法的五种理解)(1)

1. B矩阵的列组合:列列切分

这是最经典的理解方式,沿袭了第一部分 Ax = b的方式。

回顾可以将 Ax 视为 A 的列向量关于每个 Ax = b 分量的线性组合。

那么 AB 相乘可以理解为将矩阵 B 按列切分成列向量,即

矩阵乘法的操作方法(矩阵乘法的五种理解)(2)

如此,结果矩阵的第 j 列就是 A Bcolj : A 的列向量关于 Bcolj 的线性组合。

矩阵乘法的操作方法(矩阵乘法的五种理解)(3)

由于我们将 A 和 B 都按列来切,这种方式可以助记成 列列 切分。

A矩阵行组合:行行切分

同样的,对应于 A 右乘向量等同于A列的组合,A 左乘行向量等同于 A 行的组合:

矩阵乘法的操作方法(矩阵乘法的五种理解)(4)

其结果是一个行向量。

那么 AB 相乘可以理解为将矩阵 A 按行切分成行向量,即

矩阵乘法的操作方法(矩阵乘法的五种理解)(5)

如此,结果矩阵的第 i 行就是 Arow i B:B 的行向量关于 Arow i 的线性组合。

矩阵乘法的操作方法(矩阵乘法的五种理解)(6)

这种方式可以助记成 行行 切分。

A行 x B列 点乘:行列切分

如 A 矩阵按行切,B 矩阵按列切,可住记成 行列 切分,具体推导如下。

矩阵乘法的操作方法(矩阵乘法的五种理解)(7)

行乘以列即列向量点乘,结果是一个标量。因此 ci j 为结果矩阵 C 的第 i 行 j列的值。

矩阵乘法的操作方法(矩阵乘法的五种理解)(8)

A列 x B行 矩阵和:列行切分

最后,也可按列行来切分。注意列乘以行时的结果是一个矩阵。

矩阵乘法的操作方法(矩阵乘法的五种理解)(9)

分块相乘

第五种方式是分块相乘,可以认为是点乘理解下的扩展。

矩阵乘法的操作方法(矩阵乘法的五种理解)(10)


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