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
新榜有数2 小时前
品牌建设是什么?怎么做好品牌建设?
大数据·矩阵·数据分析·新媒体运营·流量运营·媒体·内容运营
咸鱼菲菲5 小时前
同态加密明文矩阵乘密文向量优化:BSGS小步大步法
安全·矩阵·同态加密
dot.Net安全矩阵1 天前
.NET内网实战:通过命令行解密Web.config
前端·学习·安全·web安全·矩阵·.net
sweetheart7-71 天前
LeetCode54. 螺旋矩阵(2024秋季每日一题 21)
线性代数·矩阵·力扣·数组·每日一题
zero_one_Machel1 天前
leetcode73矩阵置零
算法·leetcode·矩阵
奈斯。zs1 天前
yjs08——矩阵、数组的运算
人工智能·python·线性代数·矩阵·numpy
q567315232 天前
如何在Django中创建新的模型实例
数据库·python·线性代数·django·sqlite
jianglq2 天前
C++高性能线性代数库Armadillo入门
c++·线性代数
辰哥单片机设计2 天前
1×4矩阵键盘详解(STM32)
stm32·单片机·嵌入式硬件·矩阵·传感器
痛&快乐着2 天前
线性代数之QR分解和SVD分解
线性代数