查找具有高条件数的矩阵的逆函数



我试图找到这个 9x9 协方差矩阵的逆矩阵,以便我可以将其与马哈拉诺比斯距离一起使用。但是,我从矩阵逆中获得的结果是一个充满1.02939420e+16的矩阵。我一直在试图找到原因,考虑到 Wolfram 会给我正确的答案,这似乎与矩阵的条件数有关,在这种情况下是3.98290435292e+16 .

虽然我想了解这背后的数学原理,但我现在真正需要的只是这个问题的解决方案,这样我就可以继续实施。有没有办法找到这种矩阵的逆矩阵?或者是否有可能直接从数据中找到逆协方差矩阵?

编辑:矩阵数据(与粘贴链接相同)

[[ 0.46811097  0.15024959  0.01806486 -0.03029948 -0.12472314 -0.11952018 -0.14738093 -0.14655549 -0.06794621]
 [ 0.15024959  0.19338707  0.09046136  0.01293189 -0.05290348 -0.07200769 -0.09317139 -0.10125269 -0.12769464]
 [ 0.01806486  0.09046136  0.12575072  0.06507481 -0.00951239 -0.02944675 -0.05349869 -0.07496244 -0.13193147]
 [-0.03029948  0.01293189  0.06507481  0.12214787  0.04527352 -0.01478612 -0.02879678 -0.06006481 -0.1114809 ]
 [-0.12472314 -0.05290348 -0.00951239  0.04527352  0.164018    0.05474073 -0.01028871 -0.02695087 -0.03965366]
 [-0.11952018 -0.07200769 -0.02944675 -0.01478612  0.05474073  0.13397166  0.06839442  0.00403321 -0.02537928]
 [-0.14738093 -0.09317139 -0.05349869 -0.02879678 -0.01028871  0.06839442  0.14424203  0.0906558   0.02984426]
 [-0.14655549 -0.10125269 -0.07496244 -0.06006481 -0.02695087  0.00403321  0.0906558   0.17054466  0.14455264]
 [-0.06794621 -0.12769464 -0.13193147 -0.1114809  -0.03965366 -0.02537928  0.02984426  0.14455264  0.32968928]]

您提供的矩阵m具有0的行列式,因此从数值角度来看是不可逆的(这解释了您拥有的往往会达到Inf值的巨大价值):

In [218]: np.linalg.det(m)
Out[218]: 2.8479946613617788e-16

如果你开始做线性代数运算/解决问题,我强烈建议你检查一些基本概念,以避免出现数值错误/错误:https://en.wikipedia.org/wiki/Invertible_matrix

你面临着一个非常重要和基本的数学问题。如果您的方法给出不可逆矩阵,则该方法有问题。该方法试图解决一个不适的问题。可能所有合适的问题都在十九世纪得到解决。解决不良问题的最常见方法是正则化。有时摩尔-彭罗斯伪逆可能很方便。Scipy.linalg有伪逆。但伪逆不是捷径。使用伪逆,您将不可解的问题 A 替换为可解决的问题 B。有时问题B的解可以成功地工作,而不是不存在的问题A的解,但这是一个数学研究的问题。

零行列式意味着矩阵具有线性依赖的行(或列)。换句话说,模型中的某些信息是多余的(它包含过多或重复的信息)。重新开发模型以排除冗余。

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