如何证明矩阵的1-范数的公式为:║ a ║ 1 = max {∑| AI1 |,∑| AI2 |,...,∑| ain |}?
证明矩阵的1-范数的公式是║ a ║ 1 = max {∑| AI1 |,∑| AI2 |,...,∑| ain |},我们可以证明如下:
1.首先,我们需要定义矩阵的1-范数。对于n行m列的矩阵A,其1范数定义为所有列向量的每个元素的绝对值之和的最大值,即:
║A║1 = max{ ∑|aij| },j=1,2,...,m
2.接下来我们需要证明上面的公式等于Max {∑| AI1 |,∑| AI2 |,...,∑| ain |}。对于每个列向量Ai,我们可以将其展开成一个n维的列向量a=[a1,a2,...,an]T,其中ai表示向量Ai的第I个元素。
3.因为一个矩阵的列向量与列线性无关,所以我们可以通过线性组合将每个列向量表示为其他列向量的和。例如,对于第一列向量A1,我们有:
a 1 = a 1e 1+a2e 2+...+阿宁,
其中e1,e2,...,en表示第n维的单位向量。
4.根据绝对不等式,我们可以得到:
|ai1| + |ai2| +...+ |ain| ≤ |a1| + |a2| +...+ |an|
5.由此,我们可以得到:
∑| AIJ | = max {∑| AIJ | }≤∑| ai 1 |+∑| ai2 |+...+ ∑|ain|,
j=1,2,...,m
6.另一方面,对于每个列向量Ai,我们也有:
∑|aij| ≤ ║A║1,
j=1,2,...,m
即矩阵的1-范数是所有列向量的绝对值之和的上界。
7.因此,我们得出以下结论:
max{ ∑|ai1|,∑|ai2|,……,∑| ain | }≤║a║1≤∑| ai 1 |+∑| ai2 |+...+ ∑|ain|,
j=1,2,...,m
8.根据以上结论,我们可以证明矩阵的1-范数的公式是║ a ║ 1 = max {∑| AI1 |,∑| AI2 |,...,∑| ain |}。