This paper provides an advanced mathematical theory of the Generalized Singular Value Decomposition (GSVD) and its applications. We explore the geometry of the GSVD which provides a long sought for ellipse picture which includes a horizontal and a vertical multiaxis. We further propose that the GSVD provides natural coordinates for the Grassmann manifold. This paper proves a theorem showing how the finite generalized singular values do or do not relate to the singular values of $AB^\dagger$. We then turn to the applications arguing that this geometrical theory is natural for understanding existing applications and recognizing opportunities for new applications. In particular the generalized singular vectors play a direct and as natural a mathematical role for certain applications as the singular vectors do for the SVD. In the same way that experts on the SVD often prefer not to cast SVD problems as eigenproblems, we propose that the GSVD, often cast as a generalized eigenproblem, is rather best cast in its natural setting. We illustrate this theoretical approach and the natural multiaxes (with labels from technical domains) in the context of applications where the GSVD arises: Tikhonov regularization (unregularized vs regularization), Genome Reconstruction (humans vs yeast), Signal Processing (signal vs noise), and statistical analysis such as ANOVA and discriminant analysis (between clusters vs within clusters.) With the aid of our ellipse figure, we encourage in the future the labelling of the natural multiaxes in any GSVD problem.


翻译:本文提供了通用 Singular 数值分解( GSVD) 及其应用的高级数学理论。 我们探索了 GSVD 的几何, 它为椭圆图片提供了长期寻求的几何, 其中包括水平和垂直的多轴。 我们进一步建议 GSVD 为格拉斯曼 方块提供自然坐标 。 本文证明了一个理论, 表明有限通用单数值与 $AB ⁇ dagger 的单值有何关系。 然后我们转而讨论应用, 认为这种几何理论对于理解现有应用和识别新应用机会是自然的。 特别是通用单向矢量为 椭圆图提供长期寻求的几何几何几何形状。 我们进一步建议, SVD 专家通常不把 SVD 问题作为 egenproblems 的单数值。 我们用这个理论方法和自然多轴( 与技术域的标签一起) 直接和自然的数学应用, 在SVD 类中, 将SIMV 和 IMV 的常规 分析中, 。

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