Hessenberg矩阵的指数计算算法


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我对使用krylov方法计算ODE标记系统的解决方案感兴趣,如[1]所示。这种方法涉及与指数有关的函数(所谓的 -functions)。它实质上包括通过使用Arnoldi迭代构造一个Krylov子空间并将该函数投影到该子空间上来计算矩阵函数的作用。这减少了计算较小的Hessenberg矩阵的指数的问题。φ

我知道有几种算法可以计算指数(请参见[2] [3]及其参考)。我想知道是否有一种特殊的算法可以利用矩阵是Hessenberg的事实来计算指数?


[1] Sidje,RB(1998)。Expokit:用于计算矩阵指数的软件包。ACM Transactions on Mathematical Software(TOMS),24(1),130-156。

[2] Moler,C.和Van Loan,C.(1978)。十九种计算矩阵指数的可疑方法。SIAM评论,20(4),801-836。

[3] Moler,C.和Van Loan,C.(2003)。25年后的十九种方法来计算矩阵的指数。SIAM评论,45(1),3-49。


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Geoff Oxberry 2014年

小型指数真的是您算法的瓶颈吗?我希望就Arnoldi零件而言,其成本可以忽略不计。
Federico Poloni 2014年

Answers:


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由于expokit似乎使用Krylov子空间方法,因此通常(至少希望如此)上层Hessenberg矩阵的维数较小。 100。对于这些大小的矩阵,使用任何用于密集矩阵指数计算的方法,在计算时间上不应有任何重大差异。例如,MATLAB中的“ expm”似乎使用Pade近似值接近零的缩放和平方方法。

如果Krylov子空间的维数较大,则可以考虑预处理http://link.springer.com/article/10.1023%2FA%3A1023219016301或重新启动Krylov子空间方法http://www.mathe.tu-freiberg .de /〜Ernst / PubArchive / eiermannErnstKrylovExp.pdf

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