Wie wirken sich Änderungen mit niedrigem Rang auf die Konvergenz der Krylov-Methode aus?


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Angenommen, ich habe ein lineares System , das mit einer geeigneten Krylov-Methode (wie CG oder GMRES) für alle b schnell konvergiert . Wenn B eine Matrix mit niedrigem Rang r ist , konvergiert dieselbe Krylov-Methode auf dem System ( A + B ) x = b auch schnell (idealerweise mit einer zusätzlichen Anzahl von Iterationen, die grob nur von r abhängt )?Ax=bbBr(A+B)x=br

Ein Beispiel für ein solches System wären gut vorkonditionierte Membranelastizität und -biegung sowie nicht vorkonditionierte Luftdruckwerte mit dichter äußerer Produktstruktur.

Man beachte , dass die Frage ist , das gleiche mit oder ohne Vorkonditionierung, da ein Rang r Modifikation von P A Q .P(A+B)Q=PAQ+PBQrPAQ

Antworten:


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Wenn Ihr Krylov-Unterraum auf Potenzen von basiert , wird die Konvergenz um höchstens eine Reihe von Iterationen verzögert, die dem Rang der Korrektur entsprechen. Wenn es auf Potenzen von A T A basiertEINATA dann höchstens das Doppelte dieser Zahl.

Ich habe eine solche Aussage in der Literatur nicht gesehen. Aber um die Gültigkeit in dem ersten Fall zu sehen, ist es ausreichend , um zu zeigen , dass die - te Krylovraum der Matrix A + U S V T wobei U , V hat R Säulen ohne niederrangigen Korrekturen in dem entsprechenden Raum enthalten ist, aber mit einem entsprechend höherer Index k + r . Dies ist einfach zu überprüfen.kA+USVTU,Vrk+r


AA+BEIN

Egal: Vermutlich meinst du Potenzen der fraglichen Matrix, also EIN+Bin diesem Fall.
Geoffrey Irving

Ja. Die Methode hat eine Matrix als Parameter, und diese Matrix wird normalerweise mit bezeichnetEIN.
Arnold Neumaier

Vielleicht könnten Sie für weiteres Interesse Ihre Gleichung (oder die Lösung) mit einigen Anforderungen an umschreiben B zu x=(E+k=1(EIN-1B)k)EIN-1b Was könnte helfen, wenn B ist nilpotent oder EIN-1Bvon kleiner Norm. Man erkennt auch die Abhängigkeit von der Lösung des undisturbedProblems.
Bastian Ebeling
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