数学 > 数值分析
[提交于 2025年4月9日
(此版本)
, 最新版本 2025年4月17日 (v2)
]
标题: 用于大型对称矩阵密集谱的Krylov投影算法
标题: A Krylov projection algorithm for large symmetric matrices with dense spectra
摘要: 我们考虑对大型s.p.d.的$B^T (A+sI)^{-1} B$进行近似。$A\in\mathbb{R}^{n\times n}$具有密集谱和$B\in\mathbb{R}^{n\times p}$、$p\ll n$。我们针对连续谱测度问题的大规模离散化中的多输入多输出(MIMO)传递函数的计算,例如无界域上的线性时不变(LTI)PDE。传统的Krylov方法,如Lanczos或CG算法,已知对于具有实正$s$的$(A+sI)^{-1}B$的计算是最佳的,导致适应于明显离散和非均匀谱。然而,对于具有密集谱的矩阵,这种适应会减弱。 在[Zimmerling, Druskin, Simoncini, 《科学计算杂志》103(1), 5 (2025)]中已经证明,使用块Lanczos方法计算的Gau{\ss }和Gau\ss -Radau求积法的平均值可以显著减少此类问题的近似误差。 在这里,我们引入了一种自适应的Kreĭn-Nudelman扩展到(块)Lanczos递推公式,使得在几乎不增加$o(n)$成本的情况下进一步加速。 类似于Gau\ss -Radau求积法,对(块)Lanczos矩阵应用了一个低秩修正。 然而,与Gau\ss -Radau求积法不同,这种修正依赖于$\sqrt{s}$并可以在Hermite-Padé逼近的框架下进行考虑,这些逼近已知对于具有分支切割的问题是高效的,可以作为密集谱区间的良好近似。 在无界域中热扩散和准静磁 Maxwell 算子的大规模离散化的数值结果证实了所提出方法的效率。
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