Algorytm obliczania wykładniczej macierzy Hessenberga

9

Interesuje mnie obliczenie rozwiązania systemu lage ODE przy użyciu metody krylova jak w [1]. Taka metoda obejmuje funkcje związane z wykładniczym (tzwφ-Funkcje). Zasadniczo polega na obliczeniu działania funkcji macierzowej przez zbudowanie podprzestrzeni Kryłowa za pomocą iteracji Arnoldiego i rzutowanie funkcji na tę podprzestrzeń. Zmniejsza to problem obliczania wykładniczej znacznie mniejszej macierzy Hessenberga.

Wiem, że istnieje kilka algorytmów do obliczania wykładniczego (patrz [2] [3] i odnośniki w nich). Zastanawiam się, czy istnieje specjalny algorytm do obliczania wykładniczego, który może wykorzystać fakt, że macierzą jest Hessenberg?


[1] Sidje, RB (1998). Expokit: pakiet oprogramowania do obliczania wykładniczych macierzy. Transakcje ACM na oprogramowaniu matematycznym (TOMS), 24 (1), 130-156.

[2] Moler, C., i Van Loan, C. (1978). Dziewiętnaście wątpliwych sposobów obliczania wykładniczej macierzy. Przegląd SIAM, 20 (4), 801–836.

[3] Moler, C., i Van Loan, C. (2003). Dziewiętnaście wątpliwych sposobów obliczania wykładniczej macierzy, dwadzieścia pięć lat później. Przegląd SIAM, 45 (1), 3-49.

Christine Darcoux
źródło
Było trochę nowszych prac Jitse Niesen, które możesz chcieć obejrzeć.
Geoff Oxberry
Czy wykładnicza wykładnia na małą skalę jest naprawdę wąskim gardłem twojego algorytmu? Spodziewałbym się, że jego koszt będzie znikomy w odniesieniu do części Arnoldi.
Federico Poloni

Odpowiedzi:

3

Ponieważ wydaje się, że expokit używa metody podprzestrzeni Kryłowa, zwykle (przynajmniej jest nadzieja, że) górne macierze Hessenberga mają niewielki wymiar, powiedzmy m100. W przypadku macierzy o tych rozmiarach nie powinno być żadnej zasadniczej różnicy w czasie obliczeniowym przy użyciu dowolnej metody obliczania wykładniczego gęstej macierzy. Na przykład „expm” w MATLAB wydaje się używać metody skalowania i kwadratu z przybliżeniem Pade w pobliżu zera.

Jeśli wymiar podprzestrzeni Kryłowa jest duży, można rozważyć wstępne kondycjonowanie http://link.springer.com/article/10.1023%2FA%3A1023219016301 lub ponowne uruchomienie metody podprzestrzeni Krylov http: //www.mathe.tu-freiberg .de / ~ Ernst / PubArchive / eiermannErnstKrylovExp.pdf

użytkownik2457602
źródło