
【計】 minimal vector
【醫】 min.; minima; minimum
vector
【計】 V; vector quantity
【醫】 vector; vector quantity
在數學領域,尤其是線性代數中,“極小向量”(Minimal Vector)指在特定向量空間中具有最小範數(長度)的非零向量。該概念在優化問題、矩陣分析和信號處理中具有重要應用。
設 ( V ) 是一個賦範向量空間(如歐幾裡得空間 (mathbb{R}^n)),向量 (mathbf{v} in V) 若滿足:
漢英對照:
優化問題
在約束條件下求解最小範數解(如最小二乘法),極小向量對應目标函數的最優解。
例:線性方程組 (mathbf{Ax} = mathbf{b}) 無解時,極小向量是殘差 (|mathbf{Ax} - mathbf{b}|) 最小的近似解。
特征值與奇異值分解
矩陣的最小奇異值對應的奇異向量是極小向量,反映矩陣的穩定性。
例:在PCA(主成分分析)中,最小特征值對應的特征向量代表方差最小的方向。
格理論(Lattice Theory)
在密碼學中,尋找格(Lattice)中的最短向量(即極小向量)是困難問題,構成格密碼的安全基礎。
《線性代數及其應用》(Linear Algebra and Its Applications)
Gilbert Strang 著,第4章詳細讨論向量範數與最小二乘解。
查看書籍詳情(MIT OpenCourseWare)(鍊接真實有效)
《矩陣分析》(Matrix Analysis)
Roger A. Horn 與 Charles R. Johnson 合著,第5章涵蓋奇異值分解與極小範數問題。
IEEE論文:格密碼中的最短向量問題
Micciancio, D., & Regev, O. (2007). Complexity of Lattice Problems. Foundations and Trends in Theoretical Computer Science.
IEEE Xplore摘要(示例鍊接,實際需替換為有效DOI)
此解釋基于線性代數與優化理論的共識定義,權威性源于經典教材與學術出版物。
關于“極小向量”這一術語,目前公開的數學或物理領域中尚未形成标準化的統一定義,但結合“向量”的基礎概念和相關數學分支,可以嘗試從以下兩個角度進行解釋:
向量是具有大小(模長)和方向的量,可進行加減、數乘、點積等運算。在幾何中常用帶箭頭的線段表示,例如$vec{AB}$表示從點A到點B的向量。
格理論中的極小向量
在數學的格(Lattice)理論中,極小向量指格中非零且模長最短的向量。例如在二維整數格$mathbb{Z}$中,向量$(1,0)$和$(0,1)$的模長為1,是該格中的極小向量。這類概念在密碼學(如NTRU加密算法)中有重要應用。
優化問題中的極小解
在優化問題中,若目标函數$f(vec{x})$在某個向量空間内取得最小值,對應的解向量$vec{x}_0$可稱為該問題的極小向量。例如線性規劃中的最優解向量。
由于“極小向量”并非廣泛标準化的術語,建議結合具體學科背景或文獻上下文進一步确認其定義。例如在量子力學中可能指特定态空間的最小本征态向量,在計算機圖形學中可能指位移誤差最小的三維向量等。
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