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機器學習之常用矩陣/向量運算

1. Matrix product (矩陣乘法)

定義: 給定 m × p m\times p 大小的矩陣 A A

p × n p\times n 大小的矩陣 B B ,則矩陣 A
A
B B 的乘積為 m × n m\times n
大小的矩陣 C C ,計算過程如下,

C = A B C=A\cdot B

其中, C i , j = k = 1 p A i , k B k , j C_{i,j}=\sum_{k=1}^{p}{A_{i,k}\cdot B_{k,j}} 1 i m , 1 j n 1\leq i\leq m,1\leq j\leq n

舉例: 給定 2 × 3 2\times 3 大小的矩陣 A = [ 0 1 2 3 4 5 ] A=\begin{bmatrix}0 & 1 & 2\\ 3 & 4 & 5\end{bmatrix} 3 × 2 3\times 2 大小的矩陣 B = [ 0 3 1 4 2 5 ] B=\begin{bmatrix}0 & 3\\ 1 & 4\\ 2 & 5\end{bmatrix} ,則矩陣 A A B B 的乘積為 2 × 2 2×2 大小的矩陣 C C ,計算過程如下,

C = A B C=A\cdot B

= [ 0 1 2 3 4 5 ] [ 0 3 1 4 2 5 ] =\begin{bmatrix} 0 & 1 & 2\\ 3 & 4 & 5\end{bmatrix}\cdot \begin{bmatrix}0 & 3\\ 1 & 4\\ 2 & 5\end{bmatrix}

= [ 0 × 0 + 1 × 1 + 2 × 2 0 × 3 + 1 × 4 + 2 × 5 3 × 0 + 4 × 1 + 5 × 2 3 × 3 + 4 × 4 + 5 × 5 ] =\begin{bmatrix}0\times0+1\times1+2\times2 & 0\times3+1\times4+2\times5\\ 3\times0+4\times1+5\times2 & 3\times3+4\times4+5\times5\end{bmatrix}

= [ 5 14 14 50 ] =\begin{bmatrix}5 & 14\\ 14 & 50\end{bmatrix}



2. Hadamard product (哈達馬積)

定義: 給定 m × n m\times n 大小的矩陣 A A m × n m\times n 大小的矩陣 B B ,則矩陣 A A B B 的Hadamard product為 m × n m\times n 大小的矩陣 C C ,計算過程如下,

C = A B C=A\bigodot B

其中, C i , j = A i , j B i , j C_{i,j}=A_{i,j}\cdot B_{i,j} 1 i m , 1 j n 1\leq i\leq m,1\leq j\leq n

舉例: 給定 2 × 3 2\times 3 大小的矩陣 A = [ 0 1