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### 收缩矩阵的逐次特征值提取方法
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#### 1. 初始矩阵性质
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对于实对称矩阵 $A \in \mathbb{R}^{N \times N}$,当满足:
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- 非对角元素 $a_{ij}$ 独立同分布
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- 均值 $\mathbb{E}[a_{ij}] = \mu$
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- 方差 $\text{Var}(a_{ij}) = \sigma^2$
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- 对角元素 $a_{ii} = 0$
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其最大特征值 $\lambda_1$ 服从高斯分布:
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$$
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\mathbb{E}[\lambda_1] (N-1)\mu + \frac{\sigma^2}{\mu}, \quad \text{Var}(\lambda_1) = 2\sigma^2
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$$
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#### 2. 收缩操作定义
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通过秩一修正实现矩阵收缩:
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A^{(k+1)} = A^{(k)} - \lambda_k u_k u_k^T
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$$
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其中:
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- $\lambda_k$ 为当前矩阵 $A^{(k)}$ 的最大特征值
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- $u_k$ 为对应特征向量(单位范数)
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- 初始条件 $A^{(1)} = A$
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#### 3. 特征值递推关系
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第 $k$ 大特征值可通过收缩矩阵提取:
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$$
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\lambda_k(A) = \lambda_1(A^{(k)})
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$$
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若收缩后矩阵 $A^{(k)}$ 保持:
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- 非对角元素均值 $\mu_k$
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- 方差 $\sigma_k^2$
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则特征值统计量满足:
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$$
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\begin{cases}
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\mathbb{E}[\lambda_k] = (N-k)\mu_k + \frac{\sigma_k^2}{\mu_k} \\
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\text{Var}(\lambda_k) = 2\sigma_k^2
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\end{cases}
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$$
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#### 4. 实现步骤
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1. **初始化**:设 $A^{(1)} = A$,$k=1$
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2. **迭代过程**:
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```python
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while k <= K:
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# 计算当前最大特征对
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λ, u = eigsh(A^{(k)}, k=1)
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# 记录统计量
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λ_sequence[k] = λ
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# 执行收缩
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A^{(k+1)} = A^{(k)} - λ * u @ u.T
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# 验证新矩阵性质
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μ_k = np.mean(A^{(k+1)}[off_diag])
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σ²_k = np.var(A^{(k+1)}[off_diag])
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k += 1
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$\sigma_1$.
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您说得对,在奇异值分解(SVD)中,通常用 **u** 和 **v** 来表示左右奇异向量。以下是修正后的Markdown格式表示:
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对于随机网络矩阵 `A`,设奇异值从大到小依次为 `{\sigma _1},{\sigma _2}, \ldots ,{\sigma _n}`,对应的左、右奇异向量分别为 ${u}_1, {u}_2, \ldots, {u}_n$ 和 ${v}_1, {v}_2, \ldots,{v}_n$。
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或者更紧凑地表示为:
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`A = \sum_{i=1}^n \sigma_i \mathbf{u}_i \mathbf{v}_i^\top`
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需要其他数学符号表示或格式调整可以随时告诉我!
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不必大动干戈,只要把“等号”换成“近似”等价写法,或显式加上误差项,就足够严谨。下面给出两种常见做法,你任选其一即可——
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| 写法 | 建议格式 | 说明 |
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| -------------- | ------------------------------------------------------------ | ------------------------------------------------------------ |
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| **近似号写法** | E[σ1]≈(N−1)μ+v+σ2μ,Var[σ1]≈2σ2E[\sigma_1]\approx (N-1)\mu+v+\dfrac{\sigma^2}{\mu},\qquad \operatorname{Var}[\sigma_1]\approx 2\sigma^2 | 直接用 “≈” 表明这是 N→∞N\to\infty 的主导项;与前面“可在 O(1/N)O(1/\sqrt N) 范围内逼近高斯”完全呼应。 |
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| **误差项写法** | E[σ1]=(N−1)μ+v+σ2μ+O (1N),Var[σ1]=2σ2+O (1N)E[\sigma_1]=(N-1)\mu+v+\dfrac{\sigma^2}{\mu}+O\!\left(\tfrac{1}{N}\right),\qquad \operatorname{Var}[\sigma_1]=2\sigma^2+O\!\left(\tfrac{1}{N}\right) | 把小量显式写成 O(1/N)O(1/N)。这样保留等号,同时说明误差级别,更“硬核”一些。 |
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> **为什么推荐修改?**
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> - 你的正文已经说“在 O(1/N)O(1/\sqrt N) 的范围内可被高斯分布逼近”,说明后续公式仅是渐近主项。直接用 “=” 容易让读者误以为 **完全等于** 主项。
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> - 只要在公式里加 “≈” 或 “+O(\cdot)” 就能避免歧义,而且和引用的 F & K 定理保持一致。
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其余内容(条件、符号、文字描述)都没问题,不必再改。
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$\approx$
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