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Woodbury矩陣恒等式證明及推論

?

其中, 、 、 、 可逆,為了方便,我們設 是 、 是 、 是 、 是 。

首先考慮 ,我們將右乘 ,有:

為了和右式的 建立聯系,我們右乘 ,有:

?

由於 可逆,所以:

?

由於 可逆,所以:

為了與Woodbury恒等式的左邊相聯系,同時發現右邊的壹項右乘了 ,自然的想法就是,我們將 配成 ,有:

再右乘 ,就出現了等式右邊的那壹項:

現在就很顯然了,為了匹配右邊的那壹項,我們肯定要左乘 ,於是有:

?

移項即可,有:

證明完畢。

只要清楚 的逆是 的形式,通過解關於 的方程即可推出Woodbury矩陣恒等式。下面給出某博主的求解思路:

● 當 和 是單位陣時,Woodbury矩陣恒等式可以變成:

這個等式可以讓我們聯想到:

?

以及push-through等式:

關於這個不等式的證明只需左乘 ,提取公因式,化簡即可。當然Woodbury矩陣恒等式也可以通過這兩個等式配湊得到。

● 當 和 是單位陣時,Woodbury矩陣恒等式可以變成:

?

化簡可以得到:

證明思路是將右邊第二項的 湊成 ,兩邊展開化簡,即可得到。

● Sherman-Morrison 定理(秩1校正定理)

設 可逆,向量 ,若 ,則秩壹校正矩陣為 可逆,其逆矩陣為:

關於這個定理的推廣,可見這兩篇文章:

● 擬牛頓法,見這位博主寫的文章: