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矩阵乘法是矩阵运算中最重要的操作之一。两个矩阵和的矩阵乘积是第三个矩阵。为了使乘法定义良好,矩阵的列数必须和矩阵的行数相等。如果矩阵的形状是,矩阵的形状是,那么矩阵的形状是。我们可以通过将两个或多个矩阵并列放置以书写矩阵乘法:
具体地,该乘法操作定义为:
需要注意的是,两个矩阵的标准乘积不是指两个矩阵中对应元素的乘积。不过,那样的矩阵操作确实是存在的,被称为元素对应乘积或者Hadamard乘积,记为。
两个相同维数的向量和的点积可看作是矩阵乘积。我们可以把矩阵乘积中计算的步骤看作是的第行和的第列之间的点积。
矩阵乘积运算有许多有用的性质,从而使矩阵的数学分析更加方便。比如,矩阵乘积服从分配律:
矩阵乘积也服从结合律:
不同于标量乘积,矩阵乘积并不满足交换律。然而,两个向量的点积满足交换律: