In che modo le modifiche di basso rango influenzano la convergenza del metodo Krylov?


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Supponiamo che io abbia un sistema lineare , che converge rapidamente usando un metodo Krylov adatto (come CG o GMRES) per tutti . Se è una matrice con basso , lo stesso metodo Krylov sul sistema converge anche rapidamente (idealmente con un numero extra di iterazioni che dipendono approssimativamente solo da )?Ax=bbBr(A+B)x=br

Un esempio di tale sistema sarebbe l'elasticità e la flessione della membrana ben precondizionate, più i termini di pressione dell'aria non precondizionati con una densa struttura esterna del prodotto.

Si noti che la questione è lo stesso con o senza condizionamento, poiché è un rango modifica di .P(A+B)Q=PAQ+PBQrPAQ

Risposte:


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Se il tuo sottospazio di Krylov si basa sui poteri di , la convergenza sarà ritardata di un numero di iterazioni al massimo al rango della correzione. Se si basa su potenze di A T A, al massimo due volte questo numero.AATA

Non ho visto una simile affermazione in letteratura. Ma per vedere la validità nel primo caso, è sufficiente mostrare che lo spazio Klovlov della matrice A + U S V T dove U , V hanno r colonne è contenuto nello spazio corrispondente senza correzioni di basso rango ma con un indice K + r corrispondentemente più alto . Questo è semplice da verificare.kA+USVTU,Vrk+r


Puoi spiegare cosa intendi con "basato sui poteri di "? Il solutore di Krylov riceve informazioni solo su A + B , non direttamente su A. AA+BA
Geoffrey Irving,

Poco male: presumibilmente intendi i poteri della matrice in questione, quindi in questo caso. A+B
Geoffrey Irving,

Sì. Il metodo ha una matrice come parametro, e questa matrice è generalmente indicata con . A
Arnold Neumaier,

Forse per ulteriore interesse potresti riscrivere la tua equazione (o la soluzione) con alcuni requisiti da a x = ( E + k = 1 ( A - 1 B ) k ) A - 1 b che potrebbe essere utile se B è nilpotente o A - 1 B di piccola norma. Si riconosce anche la dipendenza dalla soluzione del problema. Bx=(E+k=1(A1B)k)A1bBA1Bundisturbed
Bastian Ebeling,
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