σμimplied vol · KKmax(S−K,0)udβρᵢⱼfat tailsPnL · drawdownyield · TdSₜ = μSₜ dt + σSₜ dWₜC = S·N(d₁) − K·e⁻ʳᵀ·N(d₂)σₚ² = wᵀΣwd₁ = [ln(S/K) + (r + σ²⁄2)T] ⁄ σ√T∂V/∂t + ½σ²S²·∂²V/∂S² + rS·∂V/∂S − rV = 0Sharpe = (Rₚ − R_f) ⁄ σₚVaR₉₉ = μ − 2.33σρ = Cov(X,Y) ⁄ σₓσᵧE[Rₚ] = Σ wᵢ·E[Rᵢ]φ(x) = e^(−x²/2) ⁄ √2πE[Rᵢ] = R_f + βᵢ(E[Rₘ] − R_f)dXₜ = θ(μ − Xₜ)dt + σ dWₜσ²ₜ = ω + α·ε²ₜ₋₁ + β·σ²ₜ₋₁C − P = S − K·e⁻ʳᵀΔ = ∂V/∂S Γ = ∂²V/∂S²p = (e^(rΔt) − d) ⁄ (u − d)rₜ = ln(Pₜ ⁄ Pₜ₋₁)E[Xₜ₊₁ | ℱₜ] = Xₜf* = (bp − q) ⁄ bz = (x − μ) ⁄ σP(N=k) = λᵏe^(−λ) ⁄ k!Θ = −∂V/∂Tν = S·φ(d₁)·√Tmin wᵀΣw s.t. wᵀμ = μ*∫Σ∂∞λ
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σμimplied vol · KKmax(S−K,0)udβρᵢⱼfat tailsPnL · drawdownyield · TdSₜ = μSₜ dt + σSₜ dWₜC = S·N(d₁) − K·e⁻ʳᵀ·N(d₂)σₚ² = wᵀΣwd₁ = [ln(S/K) + (r + σ²⁄2)T] ⁄ σ√T∂V/∂t + ½σ²S²·∂²V/∂S² + rS·∂V/∂S − rV = 0Sharpe = (Rₚ − R_f) ⁄ σₚVaR₉₉ = μ − 2.33σρ = Cov(X,Y) ⁄ σₓσᵧE[Rₚ] = Σ wᵢ·E[Rᵢ]φ(x) = e^(−x²/2) ⁄ √2πE[Rᵢ] = R_f + βᵢ(E[Rₘ] − R_f)dXₜ = θ(μ − Xₜ)dt + σ dWₜσ²ₜ = ω + α·ε²ₜ₋₁ + β·σ²ₜ₋₁C − P = S − K·e⁻ʳᵀΔ = ∂V/∂S Γ = ∂²V/∂S²p = (e^(rΔt) − d) ⁄ (u − d)rₜ = ln(Pₜ ⁄ Pₜ₋₁)E[Xₜ₊₁ | ℱₜ] = Xₜf* = (bp − q) ⁄ bz = (x − μ) ⁄ σP(N=k) = λᵏe^(−λ) ⁄ k!Θ = −∂V/∂Tν = S·φ(d₁)·√Tmin wᵀΣw s.t. wᵀμ = μ*∫Σ∂∞λ
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Linear Algebra 学习路线›模块 3 · 空间与几何›主题 3.1·~50分钟中级

秩与零空间

路线进度模块 3/4 · 主题 1/2
3.1 秩与零空间
—实验得分— / 100总 XP—连续天数—

矩阵能到达什么

形如 AxA\mathbf{x}Ax 的向量构成 AAA 的列空间:其各列的所有组合。若其中没有一个向量是其余向量的组合,这些向量就线性无关。基是张成一个空间的无关向量组,其个数就是维数。AAA 的秩是列空间的维数,等于消元中的主元个数,也等于线性无关的列(和行)的个数。

rank⁡(A)+dim⁡null⁡(A)=n\operatorname{rank}(A)+\dim\operatorname{null}(A)=nrank(A)+dimnull(A)=n(1)

AAA 的零空间是满足 Ax=0A\mathbf{x}=\mathbf{0}Ax=0 的 x\mathbf{x}x 的集合:被映射送到“零”的那些输入。它的维数(零度)等于 n−rank⁡(A)n-\operatorname{rank}(A)n−rank(A)(秩—零度定理)。这决定了每一个线性方程组的情形。Ax=bA\mathbf{x}=\mathbf{b}Ax=b 有解当且仅当 b\mathbf{b}b 在列空间中;有解时,解集是一个特解加上零空间中的任意向量,所以解唯一当且仅当零空间为 {0}\{\mathbf{0}\}{0}。

有冗余行的矩阵取 A=(123246101)A=\begin{pmatrix}1&2&3\\2&4&6\\1&0&1\end{pmatrix}A=​121​240​361​​。第 2 行是第 1 行的 2 倍,只有两行线性无关:秩为 2,零度为 3−2=13-2=13−2=1。解 Ax=0A\mathbf{x}=\mathbf{0}Ax=0 得 x1=−x3x_1=-x_3x1​=−x3​,x2=−x3x_2=-x_3x2​=−x3​,所以零空间由 (1,1,−1)(1,1,-1)(1,1,−1) 张成。于是 Ax=bA\mathbf{x}=\mathbf{b}Ax=b 仅当 b2=2b1b_2=2b_1b2​=2b1​ 时有解,有解时有无穷多个解,是一整条直线。
  • 列空间:所有 AxA\mathbf{x}Ax;Ax=bA\mathbf{x}=\mathbf{b}Ax=b 有解当且仅当 b\mathbf{b}b 在其中。
  • 零空间:满足 Ax=0A\mathbf{x}=\mathbf{0}Ax=0 的所有 x\mathbf{x}x;若含有非零向量,则解不唯一。
  • 秩—零度定理:秩加零度等于列数。
数据中的秩:冗余资产如果某个资产的收益序列恰好是其他资产的组合(ETF 与其成分股,或两个行业收益之和),数据矩阵就会降秩,其协方差奇异,对它们全部做回归没有唯一解。真实数据很少恰好相关,却常常近似相关,这就是上一主题中的病态问题。

实验:评分内容

  • 秩15 分
  • 零度15 分
  • 零空间中的向量15 分
  • 方程组何时有解15 分
  • 解的个数20 分
  • 冗余资产20 分
0/ 已答 6 题
任务
1数值作答15 分未作答

设 A=(123246101)A=\begin{pmatrix}1&2&3\\2&4&6\\1&0&1\end{pmatrix}A=​121​240​361​​。AAA 的秩是多少?

rank=rank =rank=允许误差:± 0.001
2数值作答15 分未作答

一个矩阵有 4 行 6 列,秩为 3。它的零空间维数是多少?

nullity=nullity =nullity=允许误差:± 0.001
3选择15 分未作答

设 A=(123246101)A=\begin{pmatrix}1&2&3\\2&4&6\\1&0&1\end{pmatrix}A=​121​240​361​​。哪个向量满足 Ax=0A\mathbf{x}=\mathbf{0}Ax=0?

4选择15 分未作答

设 A=(123246101)A=\begin{pmatrix}1&2&3\\2&4&6\\1&0&1\end{pmatrix}A=​121​240​361​​。对哪个右端项 b\mathbf{b}b,Ax=bA\mathbf{x}=\mathbf{b}Ax=b 有解?

5配对20 分未作答

把每种情形与其解的情况配对。

为左侧每一项选择配对项。

满秩方阵
秩小于列数,且 b\mathbf{b}b 在列空间中
b\mathbf{b}b 在列空间之外
列满秩且 b=0\mathbf{b}=\mathbf{0}b=0
6用文字解释20 分未作答

回归中的两个资产几乎重复(一个差不多是另一个的两倍)。请用两句话说明回归为何变得不稳定。

数学模式键盘或 LaTeX 输入第 1/6 题 · Ctrl ⏎ 检查

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