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'''定理1:'''对于一个给定的马尔科夫链<math>\chi</math>和对应的TPM P,当且仅当P是[[置换矩阵]](Permutation Matrix)的时候,P是严格动力学可逆的。   
 
'''定理1:'''对于一个给定的马尔科夫链<math>\chi</math>和对应的TPM P,当且仅当P是[[置换矩阵]](Permutation Matrix)的时候,P是严格动力学可逆的。   
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纯粹的置换矩阵在所有可能的TPM中非常稀少,所以大多数的TPM并不是严格动力学可逆的。因此,需要一个指标来刻画任意一个TPM接近动力学可逆的程度。考虑P的秩为r,当且仅当r<N(N为矩阵的维数)的时候,P是不可逆的;且P越退化对应着越小的r。然而,非退化(满秩)的矩阵P并不总是动力学可逆的,因为:'''1.''' 尽管<math>
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所谓的[[置换矩阵]]是指每一个行向量都是独热向量(one-hot vector,即只有一个元素是1,其余元素均为零的向量),每两个行向量都不相同。
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P^{-1}
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</math>存在,<math>
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P^{-1}
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</math>并不一定是满足归一化条件的合法TPM(即矩阵中每个元素都大于等于0,小于等于1,且每一行满足加和为1的条件)。'''2.''' 如前所述,若P满足动力学可逆性,则P必为置换矩阵。
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所有置换矩阵的行向量都是独热向量(one-hot vector)(即只有一个元素是1,其余元素均为零的向量)。这一特性可以被矩阵P的[[弗罗贝尼乌斯范数]](Frobenius norm)刻画。事实上,当且仅当P的行向量是独热向量的时候,矩阵P的弗罗贝尼乌斯范数取最大值。因此,我们可以由矩阵P的秩r和矩阵的弗罗贝尼乌斯范数找到P的近似动力学可逆性与矩阵奇异值之间的联系。  
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纯粹的置换矩阵在所有可能的TPM中非常稀少,所以大多数的TPM并不是严格动力学可逆的。因此,需要一个指标来刻画任意一个TPM接近动力学可逆的程度。考虑P的秩为r,当且仅当r<N(N为矩阵的维数)的时候,P是不可逆的;且P越退化对应着越小的r。然而,非退化(满秩)的矩阵P并不总是动力学可逆的,因为:
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* 尽管<math>P^{-1}</math>存在,<math>P^{-1}</math>并不一定是满足归一化条件的合法TPM(即矩阵中每个元素都大于等于0,小于等于1,且每一行满足加和为1的条件);
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* 如前所述,若P满足动力学可逆性,则P必为置换矩阵。
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所有置换矩阵的行向量都是独热向量。这一特性可以被矩阵P的[[弗罗贝尼乌斯范数]](Frobenius norm)刻画。事实上,当且仅当P的行向量是独热向量的时候,矩阵P的弗罗贝尼乌斯范数取最大值。因此,我们可以由矩阵P的秩r和矩阵的弗罗贝尼乌斯范数找到P的近似动力学可逆性与矩阵奇异值之间的联系。  
    
首先,矩阵的秩可以被写作:
 
首先,矩阵的秩可以被写作:
第51行: 第52行:  
</math>
 
</math>
 
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这也是所有奇异值的平方和。可以看出矩阵的秩和弗罗贝尼乌斯范数都与奇异值相联系。
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这也是所有奇异值的平方和。可以看出矩阵的秩和[[弗罗贝尼乌斯范数]]都与奇异值相联系。
    
==近似动力学可逆性==
 
==近似动力学可逆性==