投影出零空间一个A从bb在A x = bAx=b

计算科学 线性代数 优化 矩阵 迭代法 线性求解器
2021-12-15 04:24:33

给定系统

Ax=b,
在哪里ARn×n,我读到,如果使用 Jacobi 迭代作为求解器,则该方法不会收敛,如果b在的零空间中有一个非零分量A. 那么,一个人怎么能正式说明这一点,前提是b有一个跨越零空间的非零分量A, Jacobi 方法是不收敛的?我想知道如何在数学上将其形式化,因为与零空间正交的解的一部分确实会收敛。

因此,通过投影零空间A在每次迭代中,它都会收敛(或?)。

…………

我对以下情况特别感兴趣

Lx=b,
在哪里L是一个对称拉普拉斯矩阵,其零空间由一个向量跨越1n=[11]TRn, 和b在的零空间中具有分量L,
Jb=b,
在哪里J=I1n1n1nT是中心矩阵。这是否意味着每个 Jacobi 迭代都将具有L投影出来,即每次迭代都将居中我问这个,从那时起就没有必要把零空间投射出来了L从 Jacobi 迭代(或者,换句话说,使迭代居中)。

1个回答

可解性的正确条件与零空间无关A(除非A是对称的)但零空间为AT. 如果ATu=0然后Ax=b暗示uTb=uTAx=0, 因此b必须正交于任何零向量AT(否则无解,雅可比迭代没有收敛的理由)。

但如果是这种情况,则存在解决方案,并且在正方形情况下有无限多。

在特殊情况下,由于人们永远不知道是否满足此条件(无论如何都会被舍入破坏),因此通常会将问题解决为最小二乘问题。要找到最小范数解,请在正规方程上使用共轭梯度;这要求您将乘法编码为A并通过AT. (只给定一个乘法例程A,可以使用 GMRES 代替,但收敛性较差。)