直接求解器是否受矩阵条件数的影响?

计算科学 线性求解器 条件数
2021-12-05 00:21:14

如果我要解决一个相对较小的问题,也就是像LU这样的直接方法可以解决的问题,那么线性算子的条件数会影响解的准确性吗?

我正在研究的研究问题之一是开发优化技术来解决线性方程组,我遇到的“问题”是矩阵的条件数可能非常高。

如果我要使用迭代方法和预处理器,这将是一个重要的考虑因素,但现在我正在解决小问题(自由度小于 1M),所以现在直接求解器是合适的。

1个回答

是的,条件数在浮点运算中总是很重要,无论您选择使用迭代法还是直接法求解系统。近似解的相对精度Ax=b从带有旋转的 LU 分解获得的是O(κ(A)ε), 在哪里ε是最小的浮点数,使得1+ε>1在你的机器上。如果您使用 64 位浮点数,ε1016,所以如果你的矩阵有一个条件数1012那么您只能保证您的解决方案具有 4 位数的准确性。

对于迭代求解器,矩阵条件数即使在无限精度算术中也会出现,因为它通常决定算法的理论收敛速度。对于直接求解器,只有在考虑到计算机以有限精度运行的事实后,这才成为考虑因素。