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解廣義LYAPUNOV矩陣方程的平行算法
Thesis

解廣義LYAPUNOV矩陣方程的平行算法

黃玉蟾
Masters, National Tsing Hua University
1988

Abstract

LYAPUNOV矩陣方程平行算法正規矩陣束約旦矩陣直接法 KRONEDKER 積JACOBI-LIKE
本文考慮解廣義LYAPUNOV矩陣方程 { AX-YB=R CX-YD=S主要內容分為兩部分:一、討論此矩陣方程組解的存在性與唯一性:假設(A,C).(B,D) 是正規矩陣束,利用正規矩陣束的標準形式:定理:(正規矩陣束的標準形式)每一個正規矩陣束(A,B) 都可化成一等價的標準擬對角形式(DIAG(I.J).DIAG(N,I))=(A1,B1).在此Ⅰ為單位矩陣,J為約旦(JORDAN)矩陣,N為冪零約旦矩陣。把此矩陣方程組消成A1×D1-C1×B1=Q。再利用 KRONECKER積。將A1×D1-C1×B1=Q轉換成等價的矩陣一向量方程式GX=C。此時G=D1☉A1-B1☉C1。我們針對GX=C去討論,得唯一性定理。定理:假設(A,C),(B,D) 是正規的矩陣束,則廣義LYAPUNOV矩陣方程有唯一解的充分必要條件為(A,C) 與(B,D) 的廣義特徵值相異。二、敘述一求解此方程組的平行算法。此法主要是利用JACOBI-LIKE 的計算方法,把(A,C),(B,D) 分別化成廣義的上三角形式。對於非正則的矩陣。這種方法收斂很慢。我們提出平衡的技巧和直接法來加快JACOBI-LIKE 法的收斂速度。直接法很好,但若JACOBI-LIKE 法不收斂,則直接法就無法派上用場。唯然我們不知道直接法的收斂區間,但我們提出平衡的技巧,使JACOBI-LIKE 的收斂行為良許多,使直接法能被用來加速。此法的確改進了JACOBI-LIKE 法。所以在每次疊代之前。利用平衡的技巧把矩陣的範數變小。當JACOBI-LIKE 法做到使(A,C),(B,D)的下三角元素夠小時,用直接法來加速收斂。當A. B. C. D 幾乎都成上三角形式時,X,Y 就可平行算出。此法在平行計算器上所花的時間和矩陣的秩成正比。

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