常见的几种矩阵范数

∣ ⋅ ∣ , ∥ ⋅ ∥ , ∥ ⋅ ∥ ∗ |\cdot|,\|\cdot\|,\|\cdot\|_* ,,, and ∥ ⋅ ∥ 2 \|\cdot\|_2 2 denote the absolute value of a complex scalar,the Euclidean norm of a vector, the nuclear norm of a matrix, and the spectral norm of a matrix.

  1. 欧几里得范数 ∥ ⋅ ∥ \|\cdot\|
    欧几里得范数,也称为 2-范数,是用于向量的度量。对于向量 v = [ v 1 , v 2 , … , v n ] ⊤ \mathbf{v} = [v_1, v_2, \dots, v_n]^\top v=[v1,v2,,vn],它表示向量的长度或大小,定义为所有元素平方和的平方根:

    欧几里得范数 ∥ ⋅ ∥ \|\cdot\| 是用于向量的 2-范数。对于向量 v = [ v 1 , v 2 , … , v n ] ⊤ \mathbf{v} = [v_1, v_2, \dots, v_n]^\top v=[v1,v2,,vn],定义为:
    ∥ v ∥ = ∑ i = 1 n ∣ v i ∣ 2 \|\mathbf{v}\| = \sqrt{\sum_{i=1}^n |v_i|^2} v=i=1nvi2
    它表示向量在空间中的长度或大小。

  2. 核范数 ∥ ⋅ ∥ ∗ \|\cdot\|_*
    核范数是矩阵奇异值的和,也被称为“迹范数”。对于矩阵 A \mathbf{A} A,核范数通过将矩阵的奇异值相加得到,常用于低秩矩阵逼近问题:

    核范数 ∥ ⋅ ∥ ∗ \|\cdot\|_* 是矩阵奇异值的和,常用于低秩矩阵问题。对于矩阵 A \mathbf{A} A,定义为:
    ∥ A ∥ ∗ = ∑ i σ i \|\mathbf{A}\|_* = \sum_{i} \sigma_i A=iσi
    其中 σ i \sigma_i σi 是矩阵 A \mathbf{A} A 的奇异值。

  3. 谱范数 ∥ ⋅ ∥ 2 \|\cdot\|_2 2
    谱范数,也称为矩阵的 2-范数,是矩阵的最大奇异值。它描述了矩阵作为线性变换时对向量的最大伸缩程度:

    谱范数 ∥ ⋅ ∥ 2 \|\cdot\|_2 2 是矩阵的最大奇异值。对于矩阵 A \mathbf{A} A,定义为:
    ∥ A ∥ 2 = max ⁡ i σ i \|\mathbf{A}\|_2 = \max_i \sigma_i A2=imaxσi
    其中 σ i \sigma_i σi 是矩阵 A \mathbf{A} A 的奇异值。

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