Lineáris algebra epizód tartalma:
Már mutatjuk is, hogyan tudjuk egy mátrix QR-felbontását elkészíteni Givens-forgatások segítségével. A Givens-forgatások olyan síkbeli forgatások, amelyek mátrixai ortogonállis mátrixok. Ezeknek a Givens-forgatásoknak az egymás után alkalmazásával képsek vagyunk egy mátrixot felső háromszögmátrixszá alakítani. A felbontásban ez a felső háromszögmátrix lesz az R mátrix, míg a Givens-forgatások inverz mátrixainak szorzata a Q mátrix.
Ezt a felbontást hívjuk QR-felbontásnak.
És most itt jön egy újabb módszer, amivel a QR-felbontást meg tudjuk csinálni.
A módszer lényege, hogy addig-addig szorozgatjuk az A mátrixot Givens forgatások mátrixaival, amíg felső háromszögmátrixot nem kapunk.
Mindenekelőtt persze tisztázzuk, hogy mi is az a Givens forgatás.
Már jön is.
Most pedig készítsük el ennek a mátrixnak a QR-felbontását Givens forgatások segítségével.
Először ezt fogjuk kinullázni.
És ennek az szögnek azt kell tudnia, hogy…
Akkor készen is van a kinullázás.
De ezzel még nincs vége…
Most egy második Givens forgatással ezt is kinullázzuk.
A módszer ugyanaz lesz, mint az előbb.
Kiválasztjuk ezt a vektort…
Hopp, ez nem lesz jó…
Hiszen ennek a vektornak az egyik koordinátája már eleve nulla.
Kénytelenek leszünk ezt választani.
Ennek a második Givens forgatásnak a síkja tehát a jelek szerint az első és a harmadik koordinátatengelyek által kifeszített sík lesz.
A második Givens forgatás mátrixa pedig…
És most már komolyabb rajzolgatás nélkül...
Hogyha pedig még emlékszünk rá, kell ide egy transzponálás is.
Mindezt általánosítva:
Az a Givens forgatás, ami b-t inullázza…
QR-felbontás Givens forgatásokkal:
Annak a Givens forgatásnak a mátrixa, ami b-t lenullázza:
Próbáljuk is ki a legújabb képletünket.
Folytatjuk a kinullázást ezzel.
Ebben a síkban fogunk forgatni…
És a képlet szerint…
El is készült a felső háromszögmátrix.
Ezek itt mind ortogonális mátrixok…
És a szorzatuk is ortogonális mátrix lesz.
Meg is van a QR-felbontás.
Nem kell mást tennünk, mint az egészet beszorozni a G mátrix inverzével.
Hatalmas szerencse, hogy G ortogonális mátrix, így az inverze megegyezik a transzponáltjával.