Consider the generalized linear least squares (GLS) problem $\min\|Lx\|_2 \ \mathrm{s.t.} \ \|M(Ax-b)\|_2=\min$. The weighted pseudoinverse $A_{ML}^{\dag}$ is the matrix that maps $b$ to the minimum 2-norm solution of this GLS problem. By introducing a linear operator induced by $\{A, M, L\}$ between two finite-dimensional Hilbert spaces, we show that the minimum 2-norm solution of the GLS problem is equivalent to the minimum norm solution of a linear least squares problem involving this linear operator, and $A_{ML}^{\dag}$ can be expressed as the composition of the Moore-Penrose pseudoinverse of this linear operator and an orthogonal projector. With this new interpretation, we establish the generalized Moore-Penrose equations that completely characterize the weighted pseudoinverse, give a closed-form expression of the weighted pseudoinverse using the generalized singular value decomposition (GSVD), and propose a generalized LSQR (gLSQR) algorithm for iteratively solving the GLS problem. We construct several numerical examples to test the proposed iterative algorithm for solving GLS problems. Our results highlight the close connections between GLS, weighted pseudoinverse, GSVD and gLSQR, providing new tools for both analysis and computations.


翻译:考虑广义线性最小二乘(GLS)问题 $\min\|Lx\|_2 \ \mathrm{s.t.} \ \|M(Ax-b)\|_2=\min$。加权伪逆 $A_{ML}^{\dag}$ 是将 $b$ 映射至该 GLS 问题最小 2-范数解的矩阵。通过引入由 $\{A, M, L\}$ 在两个有限维希尔伯特空间之间诱导的线性算子,我们证明了 GLS 问题的最小 2-范数解等价于涉及该线性算子的线性最小二乘问题的最小范数解,且 $A_{ML}^{\dag}$ 可表示为该线性算子的 Moore-Penrose 伪逆与一个正交投影算子的复合。基于这一新解释,我们建立了完全刻画加权伪逆的广义 Moore-Penrose 方程组,利用广义奇异值分解(GSVD)给出了加权伪逆的闭式表达式,并提出了一种用于迭代求解 GLS 问题的广义 LSQR(gLSQR)算法。我们构造了若干数值算例来测试所提迭代算法求解 GLS 问题的性能。研究结果揭示了 GLS、加权伪逆、GSVD 与 gLSQR 之间的紧密联系,为理论分析与数值计算提供了新工具。

0
下载
关闭预览

相关内容

【2022新书】数据科学的实用线性代数,328页pdf
专知会员服务
138+阅读 · 2022年9月17日
牛津大学最新《计算代数拓扑》笔记书,107页pdf
专知会员服务
44+阅读 · 2022年2月17日
神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
74+阅读 · 2020年8月2日
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
概率图模型体系:HMM、MEMM、CRF
机器学习研究会
30+阅读 · 2018年2月10日
CNN 反向传播算法推导
统计学习与视觉计算组
30+阅读 · 2017年12月29日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
基于LDA的主题模型实践(三)
机器学习深度学习实战原创交流
23+阅读 · 2015年10月12日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年10月3日
Arxiv
0+阅读 · 2024年10月1日
VIP会员
最新内容
KDD 2026 | MixRAGRec:面向LLM推荐的混合专家KG-RAG框架
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
3+阅读 · 5月30日
以色列-美国-伊朗战争中的无人机:关键要点
专知会员服务
4+阅读 · 5月30日
《Palantir任务保障性软件安全标准(MA-S2)》
专知会员服务
14+阅读 · 5月30日
基于声学的无人机检测技术综述
专知会员服务
8+阅读 · 5月30日
《当代混合战争分析框架:俄乌战争经验教训》
战略前沿人工智能的再思考(中文)
专知会员服务
8+阅读 · 5月29日
《量化地基防空系统间接效应的博弈论方法》
专知会员服务
6+阅读 · 5月29日
相关资讯
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
概率图模型体系:HMM、MEMM、CRF
机器学习研究会
30+阅读 · 2018年2月10日
CNN 反向传播算法推导
统计学习与视觉计算组
30+阅读 · 2017年12月29日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
基于LDA的主题模型实践(三)
机器学习深度学习实战原创交流
23+阅读 · 2015年10月12日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员