我想使用 Numpy 来计算特征值和特征向量。这是我的代码:
import numpy as np
from numpy import linalg as LA
lapl = np.array(
[[ 2, -1, -1, 0, 0, 0],
[-1, 3, 0, -1, 0, -1],
[-1, 0, 2, -1, 0, 0],
[ 0, -1, -1, 3, -1, 0],
[ 0, 0, 0, -1, 2, -1],
[ 0, -1, 0, 0, -1, 2]])
w, v = LA.eigh(lapl)
print ('Eigenvalues:', np.round(w,0))
print ('Eigenvectors:', np.round(v,2))
结果如下:
Eigenvalues: [ 0. 1. 2. 3. 3. 5.]
Eigenvectors: [[ 0.41 0.5 0.41 -0.46 0.34 0.29]
[ 0.41 0. 0.41 0.53 0.23 -0.58]
[ 0.41 0.5 -0.41 -0.07 -0.57 -0.29]
[ 0.41 0. -0.41 0.53 0.23 0.58]
[ 0.41 -0.5 -0.41 -0.46 0.34 -0.29]
[ 0.41 -0.5 0.41 -0.07 -0.57 0.29]]
但是,当我在 Wolfram Alpha 中运行相同的矩阵时,我得到了不同的结果 - 特征值相同,但特征向量不同:
v1 = ( 1, -2, -1, 2, -1, 1)
v2 = ( 0, -1, 1, -1, 0, 1)
v3 = ( 1, -1, 0, -1, 1, 0)
v4 = ( 1, 1, -1, -1, -1, 1)
v5 = (-1, 0, -1, 0, 1, 1)
v6 = ( 1, 1, 1, 1, 1, 1)
这是 Wolfram Alpha 计算的链接:http://bit.ly/1wC9EHJ
为什么我得到不同的结果?我应该在 Python 中做什么才能获得与 Alpha 生成的结果相同的结果?
非常感谢您的帮助!
请您参考如下方法:
由于多种原因导致结果不同:
您可能已经注意到,当您打印 Wolfram 结果
v1< 时,numpy 矩阵到v包含作为水平堆叠的 列 的特征向量v6作为 行。特征向量的尺度(或长度)未定义。所以它通常缩放到长度 1。我猜 Wolfram 结果的缩放比例不同,这会导致一些混淆。
请注意,通过缩放矢量,甚至 符号 也可以改变。这就是正面和负面元素可能会颠倒的原因。
最后但同样重要的是:特征向量的顺序是未定义的,只要它们与其对应的特征值的顺序相同即可。因此,您还需要查看 Wolfram 的特征值,并可能将
v1相应地重新排序为v6。 (按特征值的大小排序是一种常见的约定。Wolfram 似乎按降序排序,而 numpy 按升序排序。)对于具有非唯一特征值 的矩阵,相应的特征向量可以任意旋转,只要它们跨越相应的子空间即可。但是,在您的示例中似乎并非如此。
考虑到前 4 个问题,结果实际上非常接近。奇点无关紧要,因为只有一个零特征值,因此相应的特征向量是唯一的(直到符号和长度)。
