We propose a theory for matrix completion that goes beyond the low-rank structure commonly considered in the literature and applies to general matrices of low description complexity, including sparse matrices, matrices with sparse factorizations such as, e.g., sparse R-factors in their QR-decomposition, and algebraic combinations of matrices of low description complexity. The mathematical concept underlying this theory is that of rectifiability, a basic notion in geometric measure theory. Complexity of the sets of matrices encompassed by the theory is measured in terms of Hausdorff and Minkowski dimensions. Our goal is the characterization of the number of linear measurements, with an emphasis on rank-$1$ measurements, needed for the existence of an algorithm that yields reconstruction, either perfect, with probability 1, or with arbitrarily small probability of error, depending on the setup. Specifically, we show that matrices taken from a set $\mathcal{U}$ such that $\mathcal{U}-\mathcal{U}$ has Hausdorff dimension $s$ %(or is countably $s$-rectifiable) can be recovered from $k>s$ measurements, and random matrices supported on a set $\mathcal{U}$ of Hausdorff dimension $s$ %(or a countably $s$-rectifiable set) can be recovered with probability 1 from $k>s$ measurements. What is more, we establish the existence of $\beta$-H\"older continuous decoders recovering matrices taken from a set of upper Minkowski dimension $s$ from $k>2s/(1-\beta)$ measurements and, with arbitrarily small probability of error, random matrices supported on a set of upper Minkowski dimension $s$ from $k>s/(1-\beta)$ measurements.


翻译:我们提出一个超越文献中通常考虑的低层次测量结构的矩阵完成理论,该理论适用于低描述复杂性的通用矩阵,包括稀少的矩阵、具有稀薄系数的矩阵,例如QR分解仪中的稀疏R因素,以及描述复杂性低的矩阵的代数组合。这个理论背后的数学概念是可校准性,这是几何测量理论中的一个基本概念。该理论所包含的成套矩阵的复杂性以Hausdorf 和 Minkowski 维度来衡量。我们的目标是对线性测量数量的定性,重点是等级-1美元的测量,这是产生重建的算法所必需的,或者完美,或者概率1,或者误差概率的组合。具体地说,我们表明从一个设置的 $mathcal{U}-mathcal{美元 理论中提取的矩阵,用美元- mostfcal=美元(可以计算为美元/美元)的立值,从一个Oral=1美元的硬度测量中提取。</s>

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