Spectral Decomposition

释义 Definition

谱分解 / 谱分解定理（spectral decomposition）：在线性代数中，指把一个矩阵（尤其是对称矩阵或更一般的可对角化矩阵）表示为由其特征值与特征向量（或特征子空间）构成的形式。常见表达包括

• 对称矩阵：(A = Q\Lambda Q^{T})（(Q) 为正交矩阵，(\Lambda) 为特征值对角矩阵）
• 一般可对角化矩阵：(A = PDP^{-1})

（在信号处理、统计学中也常用来描述“按频谱/特征成分把对象分开”的思想。）

发音 Pronunciation

/ˈspɛktrəl ˌdiːkɑːmpəˈzɪʃən/

词源 Etymology

spectral 来自 spectrum（“光谱、谱”），源于拉丁语 spectrum（“影像、显现”），后来在数学里引申为“与特征值（谱）相关的”。
decomposition 来自动词 decompose（“分解”），表示把整体拆成若干部分。合在一起，字面意思就是“按谱（特征值/特征成分）来分解”。

例句 Examples

We used spectral decomposition to find the eigenvalues of the matrix.
我们用谱分解来求这个矩阵的特征值。

By applying spectral decomposition, the covariance matrix can be written as a sum of orthogonal components, which makes dimensionality reduction easier.
通过谱分解，协方差矩阵可以写成若干正交分量之和，从而使降维更容易。

相关词 Related Words

• Eigenvalue
• Eigenvector
• Diagonalization
• Orthogonal
• Singular Value Decomposition
• Covariance Matrix
• Principal Component Analysis

文献与作品 Notable Works

• Roger A. Horn & Charles R. Johnson，《Matrix Analysis》：讨论谱定理与谱分解在矩阵理论中的核心地位。
• Gene H. Golub & Charles F. Van Loan，《Matrix Computations》：在数值线性代数语境下系统使用谱分解与相关算法。
• Gilbert Strang，《Linear Algebra and Its Applications》：以教学方式介绍特征值、正交对角化与谱分解思想。
• Carl D. Meyer，《Matrix Analysis and Applied Linear Algebra》：将谱分解与应用（如马尔可夫链、数据分析）联系起来。