[
C
S
−
S
C
]
[
a
b
]
=
[
a
2
+
b
2
0
]
G
=
[
C
S
−
S
C
]
为正交矩阵
G=
得
{
C
a
+
S
b
=
a
2
+
b
2
−
S
a
+
C
b
=
0
C
2
+
S
2
=
1
⇒
{
C
=
a
a
2
+
b
2
=
c
o
s
θ
S
=
b
a
2
+
b
2
=
s
i
n
θ
这个
G
G
G就是旋转矩阵了
两个向量模长相等
类似地
G
(
i
,
j
,
θ
)
=
[
1
⋯
0
⋯
0
⋯
0
⋮
⋱
⋮
⋮
⋮
0
⋯
C
⋯
S
⋯
0
⋮
⋮
⋱
⋮
⋮
0
⋯
−
S
⋯
C
⋯
0
⋮
⋮
⋮
⋱
⋮
0
⋯
0
⋯
0
⋯
1
]
G(i,j,\theta)=
其中
g
k
k
=
1
,
k
≠
i
,
j
g_{kk}= 1,k ≠ i,j
gkk=1,k=i,j
g
i
,
i
=
g
j
,
j
=
C
g_{i,i}=g_{j,j}=C
gi,i=gj,j=C
g
i
,
j
=
S
g_{i,j}=S
gi,j=S
g
j
,
i
=
−
S
g_{j,i}=-S
gj,i=−S
其余元素为0
G
x
=
y
Gx = y
Gx=y,将
x
x
x在
i
,
j
i,j
i,j平面,顺时针旋转
θ
\theta
θ,得到
y
y
y
Givens旋转也可以用来计算QR分解。
这里以
4
×
3
4\times 3
4×3矩阵为例,说明Givens QR分解的思想:

其中,
⊗
\otimes
⊗表示用Givens旋转进行变换的元素。
从上述说明中易得出结论:如果令
G
j
G_j
Gj代表约化过程中的第
j
j
j次Givens旋转,则
Q
T
A
=
R
Q^TA=R
QTA=R是上三角矩阵,其中,
Q
=
G
t
G
t
−
1
…
G
1
Q=G_tG_{t-1}…G_1
Q=GtGt−1…G1,而
t
t
t是总的旋转次数。
例
用Givens旋转求下列线性方程的最小二乘解。
x
1
+
2
x
2
=
5
x_1+2x_2=5
x1+2x2=5
2
x
1
+
3
x
2
=
8
2x_1+3x_2=8
2x1+3x2=8
6
x
1
+
7
x
2
=
21
6x_1+7x_2=21
6x1+7x2=21
解构造增广矩阵
X
=
[
1
2
5
2
3
8
6
7
21
]
X=
先用Givens旋转消去
X
X
X的(3,1)元素6。为此,选择
c
=
−
01663
,
s
=
0.9859
c=-01663,s=0.9859
c=−01663,s=0.9859,则有
G
31
=
[
−
0.1663
0
−
0.9859
0
1
0
0.9859
0
−
0.1663
]
→
G
31
X
=
[
−
6.081
−
7.234
−
21.536
2
3
8
0
0.808
1.438
]
G_{31}=
为了消去
G
31
X
G_{31}X
G31X的(2,1)元素2,选择c=0.952,s=0.313,故
G
21
=
[
0.952
−
0.313
0
0.313
0.952
0
0
0
1
]
→
G
21
G
31
X
=
[
−
6.081
−
7.234
−
23.008
0
0.592
0.875
0
0.808
1.438
]
G_{21}=
在
G
32
G_{32}
G32中选择c=-0.6527,s=0.890,消去
G
21
G
31
X
G_{21}G_{31}X
G21G31X中的(3,2)元素,得QR分解
G
32
=
[
1
0
0
0
−
0.6527
−
0.8900
0
0.8900
−
0.6527
]
→
G
32
G
21
G
31
X
=
[
−
6.415
−
7.826
−
23.008
0
−
1.105
−
1.851
0
0
−
0.160
]
G_{32}=
由此得线性方程组
−
6.415
x
1
−
7.826
x
2
=
−
23.008
-6.415x_1-7.826x_2=-23.008
−6.415x1−7.826x2=−23.008
−
1.105
x
2
=
−
1.851
-1.105x_2=-1.851
−1.105x2=−1.851
其解为
x
1
=
1.543
x_1=1.543
x1=1.543和
x
2
=
1.675
x_2=1.675
x2=1.675。