子空间迭代法(课件)
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CG算法的预处理技术:、为什么要对A进行预处理:其收敛速度依赖于对称正定阵A的特征值分布特征值如何影响收敛性:特征值分布在较小的范围内,从而加速CG的收敛性特征值和特征向量的定义是什么?(见笔记本以及收藏的网页)求解特征值和特征向量的方法:Davidson方法:Davidson 方法是用矩阵( D - θI)- 1( A - θI) 产生子空间,这里D 是A 的对角元所组成的对角矩阵。
θ是由Rayleigh-Ritz 过程所得到的A的近似特征值。
什么是子空间法:Krylov子空间叠代法是用来求解形如Ax=b 的方程,A是一个n*n 的矩阵,当n充分大时,直接计算变得非常困难,而Krylov方法则巧妙地将其变为Kxi+1=Kxi+b-Axi 的迭代形式来求解。
这里的K(来源于作者俄国人Nikolai Krylov姓氏的首字母)是一个构造出来的接近于A的矩阵,而迭代形式的算法的妙处在于,它将复杂问题化简为阶段性的易于计算的子步骤。
如何取正定矩阵Mk为:Span是什么?:设x_(1,)...,x_m∈V ,称它们的线性组合∑_(i=1)^m?〖k_i x_i \|k_i∈K,i=1,2...m〗为向量x_(1,)...,x_m的生成子空间,也称为由x_(1,)...,x_m张成的子空间。
记为L(x_(1,)...,x_m),也可以记为Span(x_(1,)...,x_m)什么是Jacobi迭代法:什么是G_S迭代法:请见PPT《迭代法求解线性方程组》什么是SOR迭代法:什么是收敛速度:什么是可约矩阵与不可约矩阵?:不可约矩阵(irreducible matrix)和可约矩阵(reducible matrix)两个相对的概念。
定义1:对于n 阶方阵A 而言,如果存在一个排列阵P 使得P'AP 为一个分块上三角阵,我们就称矩阵A 是可约的;否则称矩阵A 是不可约的。
定义2:对于n 阶方阵A=(aij) 而言,如果指标集{1,2,...,n} 能够被划分成两个不相交的非空指标集J 和K,使得对任意的j∈J 和任意的k∈K 都有ajk=0, 则称矩阵 A 是可约的;否则称矩阵A 是不可约的。
南京航空航天大学硕士学位论文摘要本文研究求解大型对称矩阵特征值问题的子空间迭代法。
为了加速子空间迭代法的收敛性,我们应用Rayleigh商最小化技术得到两种新的改进算法。
第一种改进算法是用Rayleigh商加速子空间迭代法。
它用每次迭代得到的Ritz矩阵和将Ritz反迭代得到的矩阵,二者构造一个带参数矩阵的线性组合,适当选取参数矩阵,使组合后的矩阵的列向量的Rayleigh商达到最小,从而更接近最小特征向量。
第二个改进算法是用带位移的Rayleigh商加速子空间迭代法。
与第一个改进算法类似,都是构造了一个带参数矩阵的线性组合,不过它选用的矩阵不同,是用Ritz矩阵和将Ritz矩阵带位移反迭代后得到的矩阵构造的,同样通过选取适当的参数矩阵,使其Rayleigh商达到最小,从而加速子空fD】的收敛性。
本文分析了这两个改进算法中参数矩阵的选取及其性质,数值稳定性和算法的收敛性,并给出了数值实验,将新方法和原始子空间方法进行比较,数值实验表明新改进的两个算法比子空间方法更优越。
关键词:对称正定矩阵,特征值,特征向量,子空间迭代法,Rayleigh商反迭代,带位移的反迭代。
子空间迭代的两种Rayleigh商加速技术ABSTRACTInthispaper,weconsiderthesubspaceiterationmethodforsolvinglargesymmetriceigenproblems,Inordertoacceleratetheconvergencerate,weimprovetheoriginalmethodwithaccelerationtechnique,andpresenttwonewalgorithmsInmythefirstproposedalgorithm,AcombinationofthelatestmatrixreceivedbyinverseiterationandtheRitzmatrixisformedinvolvinganundeterminedparametermatrix,whichisdeterminedbyminimizingtheRayleighquotient,thenitwillneartheminimaleigenvector.Inmythesecondproposedalgorithm,Wecreateacombinationasthesameasthefirstone,butinthesecondonethecombinationinvolvinganundeterminedparametermatrix,whichisdeterminedbyminimizingtheRayleighquotientisformedbythelatestmatrixreceivedbyashiftedinverseiterationandtheRitzmatrix,thenacceleratetheconvergencerateofsubspace.Inthepaper.Weanalysisthechoosingmethodoftheparametermatrixanditssomeproperty,thenumericalstabilityandconvergence.Ournumericalresultsshowthatthetwoproposedalgorithmsaresuperiortotheoriginalsubspaceiterationmethod.Keywords:symmetricmatix,eigenvalue,eigenvector,subspaceimrationmethod’Rayleighquotient,inverseiteration,theshiftedinverseiteration。