Gram中文名称为格拉姆矩阵,它是个有广泛应用的矩阵。

  • v1,v2,,vn<script type="math/tex" id="MathJax-Element-1">v_1,v_2,\cdots,v_n </script>是内积空间的一组向量,Gram矩阵定义为: Gij=vi,vj<script type="math/tex" id="MathJax-Element-2">G_{ij}=⟨v_i,v_j⟩</script>,显然其是对称矩阵。
  • 其实对于一个XNd<script type="math/tex" id="MathJax-Element-3">X_{N⋅d}</script>(N 个样本,d 个属性)的样本矩阵而言,XX'<script type="math/tex" id="MathJax-Element-4">X⋅X′</script> 即为 Gram 矩阵;
  • 如果 v1,v2,,vn<script type="math/tex" id="MathJax-Element-5">v_1,v_2,\cdots,v_n </script>分别是随机向量,则 Gram 矩阵是协方差矩阵;
  • 欧式空间中向量v1,v2,,vn<script type="math/tex" id="MathJax-Element-6">v_1,v_2,\cdots,v_n </script>的Gram矩阵一定是半正定矩阵,是正定矩阵的充要条件是v1,v2,,vn<script type="math/tex" id="MathJax-Element-7">v_1,v_2,\cdots,v_n </script>线性无关。

具体形式为:n维欧式空间中任意k(kn)<script type="math/tex" id="MathJax-Element-8">k(k≤n)</script>个向量α1,α2,,αk<script type="math/tex" id="MathJax-Element-9">α_1,α_2,\cdots,α_k</script>的内积所组成的矩阵

Δ(α1,α2,,αk)=(α1,α1)(α2,α1)(αk,α1)(α1,α2)(α2,α2)(αk,α2)(α1,αk)(α2,αk)(αk,αk)
<script type="math/tex; mode=display" id="MathJax-Element-10">\Delta (\alpha _1,\alpha _2,\cdots,\alpha _k)= \begin{pmatrix} (\alpha _1,\alpha _1)& (\alpha _1,\alpha _2)& \cdots& (\alpha _1,\alpha _k)\\ (\alpha _2,\alpha _1) & (\alpha _2,\alpha _2) & \cdots & (\alpha _2,\alpha _k)\\ \cdots& \cdots & \cdots& \cdots\\ (\alpha _k,\alpha _1)& (\alpha _k,\alpha _2) & \cdots& (\alpha _k,\alpha _k) \end{pmatrix}</script>
称为k个向量α1,α2,,αk<script type="math/tex" id="MathJax-Element-11">α_1,α_2,\cdots,α_k</script>的格拉姆矩阵(Gram矩阵),它的行列式称为Gram行列式。

另外在CNN style transfer中:图像内容附近通过白噪声初始化一个输出的结果,然后通过网络对这个结果进行风格和内容两方面的约束进行修正。而在风格的表示中采用的是Gram Matrix。

可以知道当同一个维度上面的值相乘的时候,如果原来该维度上的值越小相乘后就变得更小,原来越大就变得更大;同时不同维度上的关系也在相乘的表达当中表示出来。

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