Обратна матрица

Геометрия и алгебра на линейни приложения, вектори и матрици

Обратната матрица A⁻¹ е трансформацията, която отменя действието на A. Приложете A, след това A⁻¹, и всеки вектор се връща в началното си положение: A⁻¹A = AA⁻¹ = I. Ако A завърта на 30°, нейната обратна завърта обратно на 30°; ако A удвоява дължините, обратната ѝ ги намалява наполовина.

Не всяка матрица може да бъде отменена. Обратна матрица съществува само когато A има пълен ранг, което е еквивалентно на това детерминантата ѝ да е различна от нула. Причината е геометрична: ако A сплесква пространството (свивайки дадено направление до нула, както прави матрица с непълен ранг), информацията се унищожава и няма как да бъде възстановена. Такава матрица се нарича сингулярна (singular) или изродена.

За матрици 2×2 съществува лесна за запомняне формула в затворен вид. Разменете местата на елементите по главния диагонал, сменете знаците на елементите по второстепенния диагонал и разделете на детерминантата:

Къде се използва това в MLОбратната матрица има централно концептуално значение, но на практика се избягва. Нормалните уравнения в линейната регресия се записват като β = (XᵀX)⁻¹Xᵀy, но реалните алгоритми никога не изчисляват тази обратна матрица изрично; те решават системата директно, защото намирането на обратната матрица е изчислително скъпо и числено нестабилно. Знанието кога една матрица е обратима (дали има пълен…
▶ Обратна матрица
← Ранг, нулево пространство и линейна обвивка на колонитеСобствени вектори и собствени стойности →