Bagaimana modifikasi peringkat rendah mempengaruhi konvergensi metode Krylov?

14

Katakanlah saya memiliki sistem linier Ax=b , yang konvergen dengan cepat menggunakan metode Krylov yang sesuai (seperti CG atau GMRES) untuk semua b . Jika B adalah matriks dengan peringkat rendah r, akankah metode Krylov yang sama pada sistem (A+B)x=b juga konvergen dengan cepat (idealnya dengan jumlah iterasi tambahan yang kira-kira hanya bergantung pada r )?

Contoh dari sistem tersebut adalah elastisitas dan tekukan membran yang telah dipra-kondisikan dengan baik serta syarat-syarat tekanan udara tanpa kondisi dengan struktur produk luar yang padat.

Perhatikan bahwa pertanyaannya sama dengan atau tanpa prasyarat, karena adalah modifikasi peringkat .r P A QP(A+B)Q=PAQ+PBQrPAQ

Geoffrey Irving
sumber

Jawaban:

7

Jika ruang bagian Krylov Anda didasarkan pada kekuatan , konvergensi akan ditunda oleh sejumlah iterasi paling banyak pangkat koreksi. Jika didasarkan pada kekuatan A T A maka paling banyak dua kali angka ini.AATA

Saya belum melihat pernyataan seperti itu di literatur. Tapi untuk melihat keabsahan dalam kasus pertama, itu sudah cukup untuk menunjukkan bahwa th Krylov ruang dari matriks A + U S V T di mana U , V memiliki r kolom yang terkandung dalam ruang yang sesuai tanpa koreksi peringkat rendah tetapi dengan Sejalan dengan itu, indeks k + r lebih tinggi . Ini mudah untuk diverifikasi.kA+USVTU,Vrk+r

Arnold Neumaier
sumber
Bisakah Anda menjelaskan apa yang Anda maksud dengan "berdasarkan kekuatan "? Pemecah Krylov diberi informasi tentang A + B saja, bukan A secara langsung. AA+BA
Geoffrey Irving
Sudahlah: mungkin maksud Anda kekuatan matriks yang dimaksud, jadi dalam hal ini. A+B
Geoffrey Irving
Iya. Metode ini memiliki matriks sebagai parameter, dan matriks ini biasanya dilambangkan dengan . A
Arnold Neumaier
Mungkin untuk minat lebih lanjut Anda dapat menulis ulang persamaan Anda (atau solusinya) dengan beberapa persyaratan pada ke x = ( E + k = 1 ( A - 1 B ) k ) A - 1 b yang mungkin membantu jika B adalah nol atau A - 1 B norma kecil. Seseorang juga mengakui ketergantungan pada solusi masalah. Bx=(E+k=1(A1B)k)A1bBA1Bundisturbed
Bastian Ebeling