Skip to article frontmatterSkip to article content
Site not loading correctly?

This may be due to an incorrect BASE_URL configuration. See the MyST Documentation for reference.

Sommige speciale types van matrices zijn zeer bruikbaar in de context van Machine Learning.

Vierkante matrixยถ

Een vierkante matrix is een matrix met evenveel rijen als kolommen. Een matrix Vmร—n\pmb{V}_{m \times n} is vierkant als en slechts als m=nm = n. Geometrisch gezien, doen ze dienst als transformatoren van vectoren, meer bepaald om die te schalen, reflecteren en/of te roteren. Welke transformatie precies gebeurt, kan afgeleid worden van de zogenaamde determinant. In het geval van een 2ร—22 \times 2 matrix (2D ruimte):

A=[abcd]\pmb{A} = \begin{bmatrix} a & b \cr c & d \end{bmatrix}

wordt de determinant det(A)det(\pmb{A}) bekomen door:

det(A)=adโˆ’bcdet(\pmb{A}) = ad - bc

In het geval van een 3ร—33 \times 3 matrix (3D ruimte):

A=[abcdefghi]\pmb{A} = \begin{bmatrix} a & b & c \cr d & e & f \cr g & h & i \end{bmatrix}

is de formule iets complexer:

det(A)=aei+bfg+cdhโˆ’cegโˆ’bdiโˆ’afhdet(\pmb{A}) = aei + bfg + cdh - ceg - bdi - afh

Specifieke gevallen:

  • โˆฃdetโˆฃ=1|det| = 1: De transformatie behoudt afstanden en hoeken.

  • det=1det = 1: Rotatie.

  • det=โˆ’1det = -1: Reflectie.

  • โˆฃdetโˆฃ>1|det| > 1: De transformatie vergroot afstanden en/of hoeken.

  • โˆฃdetโˆฃ<1|det| < 1: De transformatie verkleint afstanden en/of hoeken.

  • det>0det > 0: Geen reflectie.

  • det<0det < 0: Reflectie

  • det=0det = 0: De matrix drukt de ruimte samen naar een lagere dimensie nโˆ’1n-1.

Source
Source
<Figure size 1500x1000 with 6 Axes>

Diagonale Matrixยถ

Een diagonale matrix heeft niet-nul elementen alleen op de hoofddiagonaal. Alle off-diagonale elementen zijn nul. Een matrix D\pmb{D} is diagonaal als en slechts als Di,j=0D_{i,j} = 0 voor alle iโ‰ ji \neq j.

Dmร—n=[D1,100โ€ฆ00D2,20โ€ฆ000D3,3โ€ฆ0โ‹ฎโ‹ฎโ‹ฎโ‹ฑโ‹ฎ000โ€ฆDn,n000โ€ฆ0โ‹ฎโ‹ฎโ‹ฎโ‹ฎโ‹ฎ000โ€ฆ0]\pmb{D}_{m \times n} = \begin{bmatrix} D_{1,1} & 0 & 0 & \ldots & 0 \cr 0 & D_{2,2} & 0 & \ldots & 0 \cr 0 & 0 & D_{3,3} & \ldots & 0 \cr \vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \cr 0 & 0 & 0 & \ldots & D_{n,n} \cr 0 & 0 & 0 & \ldots & 0 \cr \vdots & \vdots & \vdots & \vdots & \vdots \cr 0 & 0 & 0 & \ldots & 0 \end{bmatrix}
Diagonal Matrix:
[[2 0 0]
 [0 5 0]
 [0 0 8]]

Diagonal elements: [2 5 8]

Identiteitsmatrixยถ

Een identiteitsmatrix is een vierkante diagonaal matrix met enkel de waarde 1 op de hoofddiagonaal.

In=[100โ€ฆ0010โ€ฆ0001โ€ฆ0โ‹ฎโ‹ฎโ‹ฎโ‹ฑโ‹ฎ000โ€ฆ1]\pmb{I}_n = \begin{bmatrix} 1 & 0 & 0 & \ldots & 0 \cr 0 & 1 & 0 & \ldots & 0 \cr 0 & 0 & 1 & \ldots & 0 \cr \vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \cr 0 & 0 & 0 & \ldots & 1 \end{bmatrix}
3x3 Identity matrix:
[[1. 0. 0.]
 [0. 1. 0.]
 [0. 0. 1.]]

Symmetrische Matrixยถ

Een symmetrische matrix is gelijk aan zijn transpose:

A=AT\pmb{A} = \pmb{A}^T
Symmetric Matrix:
[[4 2 1]
 [2 5 3]
 [1 3 6]]

Transpose:
[[4 2 1]
 [2 5 3]
 [1 3 6]]

Upper triangular matrixยถ

Een upper triangular matrix is een vierkante matrix met alle elementen onder de hoofddiagonaal gelijk aan nul. Een matrix Umร—n\pmb{U}^{m \times n} is een upper triangular matrix als en slechts als m=nm = n en Ui,j=0U_{i,j} = 0 voor alle i<ji < j

Un=[U1,1U1,2U1,3โ€ฆU1,n0U2,2U2,3โ€ฆU2,n00U3,3โ€ฆU3,nโ‹ฎโ‹ฎโ‹ฎโ‹ฑโ‹ฎ000โ€ฆUn,n]\pmb{U}_n = \begin{bmatrix} U_{1,1} & U_{1,2} & U_{1,3} & \ldots & U_{1,n} \cr 0 & U_{2,2} & U_{2,3} & \ldots & U_{2,n} \cr 0 & 0 & U_{3,3} & \ldots & U_{3,n} \cr \vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \cr 0 & 0 & 0 & \ldots & U_{n,n} \end{bmatrix}
Original Matrix:
[[4 2 1]
 [3 5 7]
 [1 2 9]]

Upper Triangular:
[[4 2 1]
 [0 5 7]
 [0 0 9]]

Lower triangular matrixยถ

Een lower triangular matrix is een vierkante matrix met alle elementen boven de hoofddiagonaal gelijk aan nul. Een matrix Lmร—n\pmb{L}^{m \times n} is een lower triangular matrix als en slechts als m=nm = n en Li,j=0L_{i,j} = 0 voor alle i>ji > j

Ln=[D1,100โ€ฆ0D2,1D2,20โ€ฆ0D3,1D3,2D3,3โ€ฆ0โ‹ฎโ‹ฎโ‹ฎโ‹ฑโ‹ฎDn,1Dn,2Dn,3โ€ฆDn,n]\pmb{L}_n = \begin{bmatrix} D_{1,1} & 0 & 0 & \ldots & 0 \cr D_{2,1} & D_{2,2} & 0 & \ldots & 0 \cr D_{3,1} & D_{3,2} & D_{3,3} & \ldots & 0 \cr \vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \cr D_{n,1} & D_{n,2} & D_{n,3} & \ldots & D_{n,n} \end{bmatrix}
Original Matrix:
[[4 2 1]
 [3 5 7]
 [1 2 9]]

Lower Triangular:
[[4 0 0]
 [3 5 0]
 [1 2 9]]

Orthogonale matrixยถ

Een orthogonale of orthonormale matrix is een vierkante matrix waarbij de rijen en kolommen orthonomale vectoren zijn. Dit impliceert dat:

QTQ=QQT=I\pmb{Q}^T\pmb{Q} = \pmb{Q}\pmb{Q}^T = \pmb{I}

Geometrisch gezien, behouden orthogonale matrices afstanden en hoeken. Wanneer we het inner product nemen van de matrix met een reeks vectoren, behouden de resulterende vectoren hun lengte en onderlinge hoeken. Er kan wel een reflectie optreden:

det(Q)โˆˆ{โˆ’1,1}det(\pmb{Q}) \isin \{-1, 1\}

Rotatie matrixยถ

Een rotatie matrix is een orthogonale matrix waarbij de determinant 1 is. Wanneer we het inner product nemen van de matrix met een reeks vectoren, behouden de resulterende vectoren hun lengte en onderlinge hoeken รฉn zal er gรฉรฉn reflectie optreden.

det(R)=1det(\pmb{R}) = 1