克罗内克积 Kronecker product

来源:互联网 发布:爱淘宝怎么分享宝贝 编辑:程序博客网 时间:2024/05/22 10:29

http://www.docin.com/p-1286196923.html比较详细


如果A是一个 m × n 的矩阵,而B是一个 p × q 的矩阵,克罗内克积A /otimes B则是一个 mp × nq 的分块矩阵

 A /otimes B = /begin{bmatrix} a_{11} B & /cdots & a_{1n}B // /vdots & /ddots & /vdots // a_{m1} B & /cdots & a_{mn} B /end{bmatrix}.

更具体地可表示为

 A /otimes B = /begin{bmatrix}   a_{11} b_{11} & a_{11} b_{12} & /cdots & a_{11} b_{1q} &                    /cdots & /cdots & a_{1n} b_{11} & a_{1n} b_{12} & /cdots & a_{1n} b_{1q} //   a_{11} b_{21} & a_{11} b_{22} & /cdots & a_{11} b_{2q} &                    /cdots & /cdots & a_{1n} b_{21} & a_{1n} b_{22} & /cdots & a_{1n} b_{2q} //   /vdots & /vdots & /ddots & /vdots & & & /vdots & /vdots & /ddots & /vdots //   a_{11} b_{p1} & a_{11} b_{p2} & /cdots & a_{11} b_{pq} &                    /cdots & /cdots & a_{1n} b_{p1} & a_{1n} b_{p2} & /cdots & a_{1n} b_{pq} //   /vdots & /vdots & & /vdots & /ddots & & /vdots & /vdots & & /vdots //   /vdots & /vdots & & /vdots & & /ddots & /vdots & /vdots & & /vdots //   a_{m1} b_{11} & a_{m1} b_{12} & /cdots & a_{m1} b_{1q} &                    /cdots & /cdots & a_{mn} b_{11} & a_{mn} b_{12} & /cdots & a_{mn} b_{1q} //   a_{m1} b_{21} & a_{m1} b_{22} & /cdots & a_{m1} b_{2q} &                    /cdots & /cdots & a_{mn} b_{21} & a_{mn} b_{22} & /cdots & a_{mn} b_{2q} //   /vdots & /vdots & /ddots & /vdots & & & /vdots & /vdots & /ddots & /vdots //   a_{m1} b_{p1} & a_{m1} b_{p2} & /cdots & a_{m1} b_{pq} &                    /cdots & /cdots & a_{mn} b_{p1} & a_{mn} b_{p2} & /cdots & a_{mn} b_{pq} /end{bmatrix}.

双线性结合律

克罗内克积是张量积的特殊形式,因此满足双线性与结合律:
其中,A,BC是矩阵,而k是常量。
克罗内克积不符合交换律:通常,
  
不同于
  
 
  
是置换等价的,也就是说,存在置换矩阵PQ,使得
如果AB是方块矩阵,则
  
  
甚至是置换相似的,也就是说,我们可以取P=Q

混合乘积性质

如果ABCD是四个矩阵,且矩阵乘积ACBD存在,那么:
这个性质称为“混合乘积性质”,因为它混合了通常的矩阵乘积和克罗内克积。于是可以推出,
  
是可逆的当且仅当AB是可逆的,其逆矩阵为:

克罗内克和

如果An×n矩阵,Bm×m矩阵,
  
表示k×k单位矩阵,那么我们可以定义克罗内克和
  
为:

与抽象张量积

矩阵的克罗内克积对应于线性映射的抽象张量积。特别地,如果向量空间VWXY分别具有基{v1, ... , vm}、 {w1, ... , wn}、{x1, ... , xd}和{y1, ... , ye},且矩阵AB分别在恰当的基中表示线性变换S:VXT:WY,那么矩阵AB表示两个映射的张量积ST:VWXY,关于VW的基{v1⊗ w1, v1⊗ w2, ... , v2⊗ w1, ... , vm⊗ wn}和XY的类似基。[2] 

与图的乘积

两个图的邻接矩阵的克罗内克积是它们的张量积图的邻接矩阵。两个图的邻接矩阵的克罗内克和,则是它们的笛卡儿积图的邻接矩阵。[3] 

转置

克罗内克积转置运算符合分配律:

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