矩阵的正定(positive definite)性质的作用

1. 定义

注意,本文中正定和半正定矩阵不要求是对称或Hermite的。

2. 性质

3. 作用

(1)Ax=b直接法求解

|----------|--------------|
| cholesky | 实对称正定矩阵求解 |
| cholesky | 复共轭对称正定矩阵求解 |
| LDL | 实对称非正定矩阵求解 |
| LDL | 复共轭对称非正定矩阵求解 |
| LDL | 复对称矩阵求解 |
| LU | 实非对称矩阵求解 |
| LU | 复非对称矩阵求解 |

(2)特征值求解

在ARPACK(隐式重启Arnoldi算法)中,对K*x=lambda*M*x该广义特征值问题

M必须得是

|------------------|-------------------------------------------|----------------------|
| Mode | Operator | M |
| Shift | OP = inv[M]*K, and B = M. | 对称-正定 或Hemitian-正定 |
| Shift-and-invert | OP = (inv[K - sigma*M])*M, and B = M. | 对称-半正定 或Hemitian-半正定 |

注释:

  1. OP:operator,表示Arnoldi过程中与向量作用的算子,用户需要提供矩阵向量乘积w ← OPv
  2. M-inner product: <x ,y > =
  3. M-orthogonal: x, y称为M-orthogonal若<x ,y> = 0
  4. B: 用来定义M-inner product中的矩阵,用户需要提供矩阵向量乘积w ← Mv

Slepc有提及,若M不是正定也不是半正定的话,可以用EPS_GHIEP求解。

特征值中,正定或半正定性质对于 M 矩阵来说是一个优良属性,因为它确保了问题的物理可解性和数值计算的稳定性。例如,在结构动力学中,M 作为质量矩阵时,其正定性意味着系统的质量分布是非负的,这是物理上合理的。正定或半正定的 M 矩阵也有助于保证广义特征值问题解的良好性质,如确保所有特征值是实数且特征向量是良定义的。

然而,在某些情况下,M 矩阵可能不是正定或半正定的,这并不意味着广义特征值问题就无法求解。这些情况下,问题可能更加复杂,需要特别的数值方法来处理可能出现的数值不稳定性或解的不确定性。

相关推荐
aichitang202420 小时前
矩阵详解:从基础概念到实际应用
线性代数·算法·矩阵
雷达学弱狗1 天前
word操作(持续更新)
矩阵
cnbestec1 天前
Xela矩阵三轴触觉传感器的工作原理解析与应用场景
人工智能·线性代数·触觉传感器
_Itachi__1 天前
LeetCode 热题 100 74. 搜索二维矩阵
算法·leetcode·矩阵
不忘不弃1 天前
计算矩阵A和B的乘积
线性代数·算法·矩阵
不爱写代码的玉子1 天前
HALCON透视矩阵
人工智能·深度学习·线性代数·算法·计算机视觉·矩阵·c#
SY师弟2 天前
51单片机基础部分——矩阵按键检测
嵌入式硬件·矩阵·51单片机
Yxh181377845542 天前
抖去推--短视频矩阵系统源码开发
人工智能·python·矩阵
Psycho_MrZhang2 天前
高等数学基础(矩阵基本操作转置和逆矩阵)
线性代数·矩阵
狐凄2 天前
Python实例题:Python计算线性代数
开发语言·python·线性代数