矩阵求逆引理的证明
矩陣求逆引理,或者稱Sherman-Woodbury-Morrison公式
其中 A∈Rn×n是非奇異矩陣, B∈Rn×p, C∈Rp×n。
證明:
考慮線性等式
其中 A∈Rn×n是非奇異矩陣, B∈Rn×p, C∈Rp×n。定義 y=Cx,則有
{Ax+By=by=Cx
該方程組可以寫成塊矩陣的形式
[ACB?I][xy]=[b0]
根據方程組(1)式,有 x=A?1(b?By),代入方程組(2)式中有
y=CA?1(b?By)
合并同類項,有
y=(I+CA?1B)?1A?1b
代入 x=A?1(b?By)中,得到
x=(A?1?A?1B(I+CA?1B)?1CA?1)b
因此,結合 (A+BC)x=b,得到
(A+BC)?1=A?1?A?1B(I+CA?1B)?1CA?1
特別地, B,C為矢量時,有
(A+uvT)?1=A?1?A?1uvTA?11+vTA?1u
說明:該證明過程是翻譯body的書 《Convex Optimization》 p-678的內容。
Remake:單純的應用矩陣求逆引理并不能降低計算量,當一個矩陣D可以分解成A+BC,并且已知A?1已知,利用矩陣求逆引理,可以得到D的逆。
總結
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