Advances in Applied Mathematics
Vol. 11  No. 08 ( 2022 ), Article ID: 54807 , 9 pages
10.12677/AAM.2022.118597

四元数体上双Hermite矩阵反问题的 最小二乘解

王敏

贺州学院公共基础教学部,广西 贺州

收稿日期:2022年7月11日;录用日期:2022年8月4日;发布日期:2022年8月16日

摘要

讨论四元数体上的矩阵方程组AX = Z,Y*A = W*的双Hermite矩阵反问题的最小二乘解及其最佳逼近解。利用双Hermite矩阵的结构特性及奇异值分解定理,将原问题转化为Hermite矩阵方程问题,得出该问题解的表达式。最后给出数值算例检验算法的正确、可行。

关键词

四元数,双Hermite矩阵,奇异值分解,反问题

Least-Squares Solution to the Double-Hermite Matrix Inverse Problem on the Quaternion Field

Min Wang

The Department of Public Basic Education, Hezhou University, Hezhou Guangxi

Received: Jul. 11th, 2022; accepted: Aug. 4th, 2022; published: Aug. 16th, 2022

ABSTRACT

To discuss the least-squares solution and the best approximation solution of the double-Hermite matrix inverse problem of the matrix equation system AX = Z, Y*A = W* on the quaternion field. The original problem is transformed into an equation problem with Hermite matrix structure by using the structural properties of double-Hermite matrices and the singular value decomposition theorem. The expression for the solution to the problem is obtained. Finally, a numerical example is given to test the correctness and feasibility of the algorithm.

Keywords:Quaternion Field, Double-Hermite Matrix, Singular Value Decomposition, Inverse Problem

Copyright © 2022 by author(s) and Hans Publishers Inc.

This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0).

http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

1. 引言

四元数体上矩阵方程的Hermite最小二乘问题及最佳逼近问题的研究目前已经取得较多成果,例如Cao W S [1] 给出了四元数矩阵方程AXB = D的Hermite解的充要条件;袁仕芳等 [2] 得出四元数矩阵方程AXB = C的三对角Hermite极小范数最小二乘解;Zhou S等 [3] 讨论矩阵方程AX = B,XC = D的Hermitian Reflexive (Anti-Hermitian Reflexive)矩阵最小二乘解及其最佳逼近;袁仕芳等 [4] 研究了分裂四元数矩阵方程AXB + CXD = E的Hermitian解;黄敬频等 [5] 给出四元数Lyapunov方程 A X + X A = B 的双自共轭解,Wang等 [6] 讨论四元数域上连续Lyapunov矩阵方程 A X + X A = C 的三对角箭形矩阵约束问题;张奇梅 [7] 给出了矩阵方程组AX = Z,Y*A = W*的埃尔米特反自反矩阵反问题的最小二乘解的一般表达式。但在四元数体上方程组AX = Z,Y*A = W*的双Hermite矩阵反问题的最小二乘解问题未见研究报道。

本文的目的是讨论四元数体上的方程组

A X = Z Y * A = W * (1)

的双Hermitan矩阵反问题最小二乘解及最佳逼近,这里所提的反问题是指当矩阵X,Z,Y,W已知的情况下,反求矩阵A。显然当 Z = X Λ Λ = d i a g ( λ 1 , λ 2 , , λ n ) W = Σ Y Σ = d i a g ( μ 1 , μ 2 , , μ m ) ,上述问题就是双Hermitan矩阵的左右特征对反问题。四元数双Hermitan矩阵是实数域上双对称矩阵的推广。

定义1 [5] 设 A Q n × n ,如果 A = A * A = S n A S n ,则称A为n阶四元数双Hermite矩阵,其中 S n = ( e n , e n 1 , , e 1 ) 表示反对角线元素全为1的n阶方阵。全体n阶四元数双Hermite矩阵的集合表示为 B S C n ( Q )

为讨论方便,四元数的全体记为Q,即

Q = { a + b i + c j + d k | a , b , c , d R }

其中 i 2 = j 2 = k 2 = 1 i j = j i = k j k = k j = i k i = i k = j 。用 S R n × n A S R n × n S C n ( Q ) B S C n ( Q ) 分别表示 n × n 对称、反对称、自共轭矩阵和双自共轭矩阵的集合; A ¯ A Τ A U n × n 分别表示矩阵A的共轭、转置、共轭转置和酉矩阵,本文具体研究如下问题。

问题I 给定 X , Z Q m × n Y , W Q m × s ,求 A B S C m ( Q ) ,使得

A X Z 2 + Y A W 2 = min

问题II 设 S E 是问题I的解集合,给定 M ˜ Q n × n ,求矩阵 A ˜ S E 使得

min A M ˜ = A ˜ M ˜

2. 问题Ⅰ的解

引理1 [8] 设 G Q r × r = diag ( λ 1 , , λ r ) > 0 ,则对任意 S S C r ( Q ) ,有

S Σ G 2 = S Σ ( W ( G Σ + Σ G * ) Σ ) 2 + G ( W ( G Σ + Σ G * ) Σ ) 2

其中 A B 表示矩阵的Hadamard积, W = ( w i j ) R r × r w i j = 1 / ( λ i 2 + λ j 2 ) 1 i , j r 。于是 S Σ G 2 = min 存在唯一极小F范数自共轭解: S = W ( G Σ + Σ G * )

S k = ( e k , e k 1 , , e 1 ) ,且

T 2 k = 1 2 ( I k I k S k S k ) , T 2 k + 1 = 1 2 ( I k 0 I k 0 2 0 S k 0 S k ) (2)

显然 T 2 k U 2 k × 2 k T 2 k + 1 U ( 2 k + 1 ) × ( 2 k + 1 ) 。于是有

引理2 [6] 设 T 2 k , T 2 k + 1 如(2)所示酉阵,则双自共轭四元数矩阵的集合可表示为

B S C 2 k ( Q ) = { T 2 k ( M + H 0 0 M H ) T 2 k | M , H S C k ( Q ) } (3)

B S C 2 k + 1 ( Q ) = { T 2 k + 1 ( M + H 2 C 0 2 C * ρ 0 0 0 M H ) T 2 k + 1 | M , H S C k ( Q ) , C Q k , ρ R } (4)

下面讨论问题I的解。当m = 2k时,令

T 2 k X = ( X 1 X 2 ) T 2 k Z = ( Z 1 Z 2 ) T 2 k Y = ( Y 1 Y 2 ) T 2 k W = ( W 1 W 2 ) (5)

其中 X 1 , X 2 Q k × n Z 1 , Z 2 Q k × n Y 1 , Y 2 Q k × s W 1 , W 2 Q k × s ,设分块矩阵 ( X 1 , Y 1 ) ( Z 1 , W 1 ) ( X 2 , Y 2 ) ( Z 2 , W 2 ) 的奇异值分解分别为

( X 1 , Y 1 ) = U ( Σ 1 0 0 0 ) V ( Z 1 , W 1 ) = P ( Σ 2 0 0 0 ) Q (6)

( X 2 , Y 2 ) = R ( Γ 1 0 0 0 ) S ( Z 2 , W 2 ) = E ( Γ 2 0 0 0 ) F (7)

其中

U = ( U 1 r 1 , U 2 k r 1 ) U k × k , V = ( V 1 r 1 , V 2 n + s r 1 ) U ( n + s ) × ( n + s ) , R = ( R 1 t 1 , R 2 k t 1 ) U k × k , S = ( S 1 t 1 , S 2 n + s t 1 ) U ( n + s ) × ( n + s ) , P = ( P 1 r 2 , P 2 k r 2 ) U k × k , Q = ( Q 1 r 2 , Q 2 n + s r 2 ) U ( n + s ) × ( n + s ) , E = ( E 1 t 2 , E 1 k t 2 ) U k × k , F = ( F 1 t 2 , F 2 n + s t 2 ) U ( n + s ) × ( n + s ) ,

{ Σ 1 = diag ( σ 1 , , σ r 1 ) > 0 , φ i j = 1 σ i 2 + σ j 2 , 1 i , j r 1 , Φ = ( φ i j ) Q r 1 × r 1 , Σ 2 = diag ( γ 1 , , γ r 2 ) > 0 , ψ i j = 1 γ i 2 + γ j 2 , 1 i , j r 2 , Ψ = ( ψ i j ) Q r 2 × r 2 , Γ 1 = diag ( η 1 , , η t 1 ) > 0 , Γ 2 = diag ( μ 1 , , μ t 2 ) > 0 , (8)

A S C 2 k ( Q ) 时,由引理2可得

A X Z 2 + Y A W 2 = T 2 k ( M + H 0 0 M H ) T 2 k X Z 2 + Y T 2 k ( M + H 0 0 M H ) T 2 k W 2 = ( M + H 0 0 M H ) ( X 1 X 2 ) ( Z 1 Z 2 ) + ( M + H 0 0 M H ) ( Y 1 Y 2 ) ( W 1 W 2 ) 2 = ( M + H ) ( X 1 , Y 1 ) ( Z 1 , W 1 ) 2 + ( M H ) ( X 2 , Y 2 ) ( Z 2 , W 2 ) 2

所以 A X Z 2 + Y A W 2 = min 等价于

( M + H ) ( X 1 , Y 1 ) ( Z 1 , W 1 ) 2 + ( M H ) ( X 2 , Y 2 ) ( Z 2 , W 2 ) 2 = min (9)

利用 ( X 1 , Y 1 ) , ( Z 1 , W 1 ) , ( X 2 , Y 2 ) , ( Z 2 , W 2 ) 的奇异值分解(6)和(7)代入(9)可得

( M + H ) ( X 1 , Y 1 ) ( Z 1 , W 1 ) 2 + ( M H ) ( X 2 , Y 2 ) ( Z 2 , W 2 ) 2 = U ( M + H ) U ( Σ 1 0 0 0 ) U P ( Σ 2 0 0 0 ) Q V 2 + R ( M H ) R ( Γ 1 0 0 0 ) R E ( Γ 2 0 0 0 ) F S 2 = ( U 1 U 2 ) ( M + H ) ( U 1 U 2 ) ( Σ 1 0 0 0 ) ( U 1 U 2 ) ( P 1 P 2 ) ( Σ 2 0 0 0 ) ( Q 1 Q 2 ) ( V 1 V 2 ) 2 + ( R 1 R 2 ) ( M H ) ( R 1 R 2 ) ( Γ 1 0 0 0 ) ( R 1 R 2 ) ( E 1 E 2 ) ( Γ 2 0 0 0 ) ( F 1 F 2 ) ( S 1 S 2 ) 2

= U 1 ( M + H ) U 1 Σ 1 U 1 P 1 Σ 2 Q 1 V 1 2 + U 1 P 1 Σ 2 Q 1 V 2 2 + U 2 ( M + H ) U 1 Σ 1 U 2 P 1 Σ 2 Q 1 V 1 2 + U 2 P 1 Σ 2 Q 1 V 2 + R 1 ( M H ) R 1 Γ 1 R 1 E 1 Γ 2 F 1 S 1 2 + R 1 E 1 Γ 2 F 1 S 2 2 + R 2 ( M H ) R 1 Γ 1 R 2 E 1 Γ 2 F 1 S 1 2 + R 2 E 1 Γ 2 F 1 S 2 2 (10)

定理1 给定 X , Z Q m × n Y , W Q m × s ,则问题I的双自共轭反问题解可以表示为

A = T 2 k ( A 11 0 0 A 22 ) T 2 k + T 2 k ( U 2 G 1 U 2 0 0 P 2 G 2 P 2 ) T 2 k (11)

其中

A 11 = U ( Φ ( U 1 P 1 Σ 2 Q 1 V Σ 1 + Σ 1 ( U 1 P 1 Σ 2 Q 1 V ) ) Σ 1 1 V 1 Q 1 Σ 2 P 1 U 2 U 2 P 1 Σ 2 Q 1 V 1 Σ 1 1 0 ) U (12)

A 22 = R ( Ψ ( R 1 E 1 Γ 2 F 1 S 1 Γ 1 + Γ 1 ( R 1 E 1 Γ 2 F 1 S 1 ) ) Γ 1 1 S 1 F 1 Γ 2 E 1 R 2 R 2 E 1 Γ 2 F 1 S 1 Γ 1 1 0 ) R (13)

G 1 S C k r 1 ( Q ) , G 2 S C k r 2 ( Q ) , U 2 Q k × ( k r 1 ) , R 2 Q k × ( k r 2 ) 为列正交矩阵。

证明 由上面讨论知

A X Z 2 + Y A W 2 = min 有解 (9)式有解 (10)式有解。

由引理2知 M + H S C k ( Q ) ,故由引理1知,(10)式可写为

U 1 ( M + H ) U 1 Σ 1 ( Φ ( U 1 P 1 Σ 2 Q 1 V Σ 1 + Σ 1 ( U 1 P 1 Σ 2 Q 1 V ) ) Σ 1 ) 2 + U 1 P 1 Σ 2 Q 1 V 1 ( Φ ( U 1 P 1 Σ 2 Q 1 V Σ 1 + Σ 1 ( U 1 P 1 Σ 2 Q 1 V ) ) Σ 1 ) 2 + U 1 P 1 Σ 2 Q 1 V 2 2 + U 2 ( M + H ) U 1 Σ 1 U 2 P 1 Σ 2 Q 1 V 1 2 + U 2 P 1 Σ 2 Q 1 V + R 1 ( M H ) R 1 Γ 1 ( Ψ ( R 1 E 1 Γ 2 F 1 S 1 Γ 1 + Γ 1 ( R 1 E 1 Γ 2 F 1 S 1 ) ) Γ 1 ) 2 + R 1 E 1 Γ 2 F 1 S 1 ( Ψ ( R 1 E 1 Γ 2 F 1 S 1 Γ 1 + Γ 1 ( R 1 E 1 Γ 2 F 1 S 1 ) ) Γ 1 ) 2 + R 1 E 1 Γ 2 F 1 S 2 2 + R 2 ( M H ) R 1 Γ 1 R 2 E 1 Γ 2 F 1 S 1 2 + R 2 E 1 Γ 2 F 1 S 2 2

A X Z 2 + Y A W 2 = min 当且仅当

{ U 1 ( M + H ) U 1 = Φ ( U 1 P 1 Σ 2 Q 1 V 1 Σ 1 + Σ 1 ( U 1 P 1 Σ 2 Q 1 V 1 ) ) U 2 ( M + H ) U 1 = U 2 P 1 Σ 2 Q 1 V 1 Σ 1 1 R 1 ( M H ) R = Ψ ( R 1 E 1 Γ 2 F 1 S 1 Γ 1 + Γ 1 ( R 1 E 1 Γ 2 F 1 S 1 ) ) R 2 ( M H ) R 1 = R 2 E 1 Γ 2 F 1 S 1 Γ 1 1

又因为

U ( M + H ) U = ( U 1 ( M + H ) U 1 U 1 ( M + H ) U 2 U 2 ( M + H ) U 1 U 2 ( M + H ) U 2 )

R ( M H ) R = ( R 1 ( M H ) R 1 R 1 ( M H ) R 2 R 2 ( M H ) R 1 R 2 ( M H ) R 2 )

G 1 = U 2 ( M + H ) U 2 S C k r 1 ( Q ) G 2 = R 2 ( M + H ) R 2 S C k r 2 ( Q ) ,于是有

( M + H ) = U ( Φ ( U 1 P 1 Σ 2 Q 1 V 1 Σ 1 + Σ 1 ( U 1 P 1 Σ 2 Q 1 V 1 ) ) Σ 1 1 V 1 Q 1 Σ 2 P 1 U 2 U 2 P 1 Σ 2 Q 1 V 1 Σ 1 1 G 1 ) U

( M H ) = R ( Ψ ( R 1 E 1 Γ 2 F 1 S 1 Γ 1 + Γ 1 ( R 1 E 1 Γ 2 F 1 S 1 ) ) Γ 1 1 S 1 F 1 Γ 2 E 1 R 2 R 2 E 1 Γ 2 F 1 S 1 Γ 1 1 G 2 ) R

所以有

A = T 2 k ( A 11 0 0 A 22 ) T 2 k + T 2 k ( U 2 G 1 U 2 0 0 R 2 G 2 R 2 ) T 2 k

其中A11,A22如(12),(13)所示。

对于 n = 2 k + 1 的情形,当 A B S C 2 k + 1 ( Q ) 时,由引理2有

A = T 2 k + 1 ( M + H 2 C 0 2 C ρ 0 0 0 M H ) T 2 k + 1 = T 2 k + 1 ( Y 0 0 Z ) T 2 k + 1

其余过程及记号完全类似 n = 2 k 的情形,可证当 n = 2 k + 1 时,定理1结论成立。

3. 问题Ⅱ的解

M ˜ Q n × n 是给定的四元数矩阵,问题I的解集为 S E ,求矩阵 A ˜ S E 使得 min A M ˜ = A ˜ M ˜ 。设 T 2 k , T 2 k + 1 如(2),当 m = 2 k 时,记

A 0 = T 2 k ( A 11 0 0 A 22 ) T 2 k (14)

X = T 2 k ( A 0 M ˜ ) T 2 k = ( A 11 A 12 A 21 A 22 ) (15)

{ A 11 = 1 2 ( I k S k ) ( A 0 M ˜ ) ( I k S k ) , A 12 = 1 2 ( I k S k ) ( A 0 M ˜ ) ( I k S k ) A 21 = 1 2 ( I k S k ) ( A 0 M ˜ ) ( I k S k ) , A 22 = 1 2 ( I k S k ) ( A 0 M ˜ ) ( I k S k ) (16)

m = 2 k + 1 时,记

A = T 2 k + 1 ( A 0 M ˜ ) T 2 k + 1 = ( A 11 A 12 A 21 A 22 ) (17)

{ A 11 = 1 2 ( I k 0 S k 0 2 0 ) ( A 0 M ˜ ) ( I k 0 0 2 S k 0 ) , A 12 = 1 2 ( I k 0 S k 0 2 0 ) ( A 0 M ˜ ) ( I k 0 S k ) A 21 = 1 2 ( I k 0 S k ) ( A 0 M ˜ ) ( I k 0 0 2 S k 0 ) , A 22 = 1 2 ( I k 0 S k ) ( A 0 M ˜ ) ( I k S k ) (18)

于是,关于问题II有以下结果:

定理2 设 S E 是问题3-I的解集合,给定 M ˜ Q n × n ,则问题II存在唯一最佳逼近解,且解可表示为

A ^ = A 0 + T ( U ˜ A 11 + A 11 * 2 U ˜ 0 0 P ˜ A 22 + A 22 * 2 P ˜ ) T (19)

m = 2 k 时, A 0 如(14)式, T = T 2 k , A 11 , A 12 , A 21 , A 22 如(16)的形式;当 m = 2 k + 1 时, T = T 2 k + 1 , A 11 , A 12 , A 21 , A 22 如(18)的形式, U ˜ , R ˜ 如(6)(7)式。

证明根据F范数性质及定理1的双自共轭最小二乘解表达式可得

A M ˜ 2 = T ( A 11 0 0 A 22 ) T + T ( U 2 G 1 U 2 0 0 P 2 G 2 P 2 ) T M ˜ 2 = T ( A 0 M ˜ ) T ( U 2 G 1 U 2 0 0 P 2 G 2 P 2 ) 2 = ( A 11 A 12 A 21 A 22 ) ( U 2 G 1 U 2 0 0 P 2 G 2 P 2 ) 2 = A 11 U 2 G 1 U 2 2 + A 12 2 + A 21 2 + A 22 P 2 G 2 P 2 2

因此 A M ˜ = min 等价于

A 11 U 2 G 1 U 2 = min (20)

A 22 P 2 G 2 P 2 = min (21)

又因为

A 11 U 2 G 1 U 2 * 2 = U * A 11 U U * U 2 G 1 U 2 * U 2 = ( U 1 * A 11 U 1 U 1 * A 11 U 2 U 2 * A 11 U 1 U 2 * A 11 U 2 G 1 ) 2 = U 1 A 11 U 1 2 + U 1 A 11 U 2 2 + U 2 A 11 U 1 + U 2 A 11 U 2 G 1 2

所以 A 11 U 2 G 1 U 2 = min 等价于

U 2 A 11 U 2 G 1 = min (22)

上式成立当且仅当

G 1 = U 2 * A 11 + A 11 * 2 U 2

类似的(20),(21)成立当且仅当 G 2 = R 2 * A 22 + A 22 * 2 R 2 。代入(11),并且由奇异值分解式(6)有

U 2 U 2 = I ( X 1 Y 1 ) ( X 1 Y 1 ) + = U ˜ P 2 P 2 = I ( X 2 Y 2 ) ( X 2 Y 2 ) + = P ˜ (23)

因此得到

A ^ = A 0 + T ( U ˜ X 11 + X 11 * 2 U ˜ 0 0 P ˜ X 22 + X 22 * 2 P ˜ ) T

其中A0为(14)或(3.2.14)式中的形式。证毕。

4. 数值算例

算法步骤求问题I的解的步骤

1) 计算 X 1 , X 2 , Y 1 , Y 2 , Z 1 , Z 2 , W 1 , W 2

2) 对矩阵 ( X 1 , Y 1 ) , ( Z 1 , W 1 ) 作奇异值分解;

3) 按(8)式构造 Φ Ψ

4) 利用定理1求得问题I的解A。

算例 当m = 4时,给定四元数矩阵

X = ( 1 i + j k 1 + k 2 i 2 1 + k 1 + i k )

Z = ( 1.2 + 0.5 i 3 j + 2 k 1 + 2.3 i 1.7 j 3 k 1 + 1.25 i 1.25 j 4.75 + 0.75 i + 0.75 j + 3.5 k 0.5 + 2 i 0.5 j + 1.25 k 2.75 + 2.5 j + 0.75 k 4 0.75 j 1 1.25 i + 1.25 j 2 k )

Y = ( i + j 1 i + k 1 k 2 i 2 i 1 3 i + 2 k 1 + 2 i k 2 j )

W = ( 1.5 0.5 i 0.2 j + 0.3 k 3.25 2 i j 0.25 k 2.75 1.25 i j 0.75 k 0.25 1.25 i + 1.25 j 0.5 k 1.6 + 2.7 i 7 j + 2.5 k 1.75 + i + j + 1.25 k 0.75 + 1.75 i 2 j 3.5 k 0.75 1.75 i + 1.5 j + 0.5 k )

按步骤(1)计算 X 1 , X 2 , Y 1 , Y 2 , Z 1 , Z 2 , W 1 , W 2 可得

X 1 = ( 0.7071 k 0.7071 + 1.414 i + 0.7071 j 0.7071 k 1.414 i + 0.7071 k 2.121 + 0.7071 k )

X 2 = ( 1.414 0.7071 k 0.7071 + 0.7071 j + 0.7071 k 1.414 i + 0.7071 k 0.7071 + 0.7071 k )

Y 1 = ( 1.414 i 0.7071 j 0.7071 k 1.414 + 0.7071 i + 1.414 j 1.414 + 0.7071 i 0.7071 i 0.7071 j )

Y 2 = ( 1.414 i 0.7071 j 0.7071 k 1.414 + 0.7071 i 1.414 j 0.7071 i 1.414 k 1.414 + 3.535 i 2.121 k )

Z 1 = ( 1.980 + 0.354 i 2.652 j + 1.414 k 1.414 + 0.743 i 0.318 j 3.536 k 1.061 + 2.298 i 1.237 j + 0.884 k 5.303 + 0.530 i + 2.298 j + 3.005 k )

W 1 = ( 0.884 + 1.237 i 0.742 j + 0.141 k 0.601 0.672 i + 3.889 j 2.121 k 4.243 + 2.298 i + 1.414 j + 0.707 k 0.707 1.944 j + 0.707 j + 1.591 k )

W 2 = ( 1.237 0.530 i + 1.025 j 0.566 k 1.662 3.146 i + 6.01 j 1.414 k 0.354 + 0.53 i 0.354 k 1.768 + 0.53 i 2.121 j 3.359 k )

( X 1 , Y 1 ) , ( Z 1 , W 1 ) 的奇异值分解分别为

U = ( 0.7290 0.6845 0.5174 0.0862 i 0.4312 j 0.0862 k 0.5511 0.0918 i 0.4592 j 0.0918 k )

V = ( 0.0469 0.2657 i 0.0156 j 0.0696 k 0.0722 0.4094 i 0.0241 j + 0.2758 k 0.2520 + 0.3951 i 0.1446 j 0.0186 k 0.1247 + 0.3716 i + 0.1069 j 0.5165 k 0.3978 0.3892 i 0.3509 j 0.0085 k 0.2299 + 0.1663 i 0.1577 j 0.3962 k 0.1763 + 0.3154 i 0.0028 j + 0.2892 k 0.1536 0.1104 i 0.1951 j 0.1294 k 0.2032 0.3267 i + 0.2728 j + 0.2415 k 0.3130 + 0.2626 i + 0.0373 j 0.0109 k 0.5201 + 0.1459 i + 0.2101 j + 0.3436 k 0.0234 0.3050 i + 0.0095 j + 0.0562 k 0.2642 0.1477 i 0.2955 j + 0.1719 k 0.3589 + 0.1554 i + 0.3108 j + 0.2649 k 0.1239 + 0.1689 i + 0.0985 j 0.1934 k 0.3249 + 0.2138 i + 0.2307 j + 0.4199 k )

Σ 1 = ( 3.9021 0 0 0 0 2.6969 0 0 ) , Σ 2 = ( 11.1053 0 0 0 0 3.5713 0 0 )

P = ( 0.5923 0.8057 0.0148 + 0.3338 i 0.0164 j + 0.7330 k 0.0109 + 0.2454 i 0.0121 j + 0.5389 k )

Q = ( 0.2363 + 0.0327 i + 0.2665 j 0.1781 k 0.1480 + 0.1976 i 0.3124 j + 0.0844 k 0.1126 0.3084 i 0.0197 j 0.0957 k 0.0776 0.0521 i + 0.4757 j 0.5678 k 0.2793 0.0356 i 0.0431 j + 0.6125 k 0.1469 + 0.1766 i 0.2092 j + 0.1714 k 0.5211 + 0.2146 i + 0.1661 j 0.1652 k 0.1355 0.0487 i + 0.1561 j 0.0155 k 0.1665 0.2848 i + 0.1782 j 0.2407 k 0.0733 0.2211 i + 0.1493 j 0.5012 k 0.3224 0.1659 i + 0.2677 j 0.5018 k 0.1087 0.0474 i 0.0149 j + 0.0674 k 0.0766 + 0.0055 i 0.3837 j + 0.1803 k 0.0337 0.2210 i + 0.4744 j 0.3250 k 0.0763 + 0.1620 i 0.1434 j + 0.0519 k 0.2824 0.0678 i + 0.2507 j 0.4809 k )

按(8)式构造 Φ Ψ

Φ = ( 0.0328 0.0444 0.0444 0.0687 ) , Ψ = ( 0.0041 0.0073 0.0073 0.0392 )

问题I的解

A = ( 0.2 i + 0.5 j 0.5 j k 1 i 0.5 j 1.5 0.75 0.25 i + k 0.5 j + k 0.75 1.5 i + 0.5 k 1 0.25 i k i 0.5 k 0 )

5. 全文内容和创新点的总结

本文利用双Hermite矩阵的结构特性及奇异值分解定理,将原问题转化为Hermite矩阵方程问题,得出该问题解的表达式。本文对相关定理的证明过程比较完整和合理,文章创新性较好和技术含量较高,同时通过数值分析进一步证实了本文的研究结论。

基金项目

贺州学院校级科研项目(2020ZC12)。

文章引用

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