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本文,我们如何研究求解二次特征值问题(QEP):(λ2M+λD+K)x=0。
这里,M,D,K都是N阶矩阵,我们假定M是非奇异的.这个问题有许多的应用,包括解相应的二次矩阵方程:MX2+DX+K=0。
首先,我们介绍基于一对方阵A1B及向量u产生的二阶Krylov子空间Gn(A, B,u)和构造在此空间上的一种有效的方法--二阶Krylov子空间方法。阶Krylov子空间方法主要用于求解上述二次特征值问题,它可以保持原二次问题的结构,并且有较好的收敛性。
但是,二阶Krylov子空间方法不适合重启.在本文中,我们将原有的二阶Krylov子空间的生成方法稍加改动,在文中称改动后生成的空间为广义的二阶Krylov子空间,并进一步提出了一种基于这个广义二阶Krylov子空间的重启方法.我们的方法应用了Morgan的重启的思想,即算法中每一步都保留最接近我们所求的特征值的若干个Ritz对.这样,新的子空间由两部分组成:一部分是将最接近的那个Ritz向量作为初始向量进行子空间的扩展而形成的向量,另-部分是上一步所保留的Ritz向量中剩下的向量.这样形成的子空间就会含有更多的我们想要求得的Ritz对的信息,继续下去就能达到我们的目的。数值实验说明,我们提出的方法是有效的。
本文分为六章:
第一章是介绍二次特征值问题的背景,简单阐述求解该问题的各种方法及优缺点。
第二章引入二阶Krylov子空间,并在此基础上提出广义二阶Krylov子空间的定义及形成的方式,并结合QEP找出两者之间的关系。
第三章主要是列出广义二阶Krylov子空间的基向量的形成的算法,并讨论在此过程中出现的压缩和中断的现象,以及处理的方法。
而在第四章,我们直接将该子空间方法应用到求解QEP中。
在第五章,我们针对在第四章给出的算法中可能出现的问题,提出一种可以重启的方法,该方法可加速收敛,节约计算时间。
第六章,我们给出了四个数值例子,从不同的角度说明改进后的算法是有其优势的.本文的主要贡献是:将本文提出的广义二阶Krylov子空间与Morgan重启的思想相结合,提出一种解QEP的,有效的重启方法。