Gershgorin 圆定理估计特征值

计算科学 线性代数 矩阵 本征系统
2021-12-06 04:48:44

为了估计实对称的特征值n×n矩阵,我打算使用 Gershgorin 圆定理。不幸的是,人们可能在互联网上找到的例子有点令人困惑。推导特征值估计的数学公式是什么?

我知道形成了某些磁盘,每个磁盘都以对角线条目为中心,其半径等于相关非对角线行条目的绝对值的总和。(示例来自

http://en.wikipedia.org/wiki/Gershgorin_circle_theorem

磁盘很清楚,但特征值估计不是)从这一点开始采取哪些步骤来获得特征值的估计?

从定理 2.1 在

http://buzzard.ups.edu/courses/2007spring/projects/brakkenthal-paper.pdf

可以理解特征值ranges,但上述论文中的示例 2.3 给出了具体的特征值估计(其中一些是负的)。如果有人解释这一点,我将不胜感激。我对最大(正)和最小(可能为负)的特征值估计感兴趣。

3个回答

在 Gerschgorin 定理中,对角线项Aii的矩阵是特征值估计,和半径riGerschgorin 磁盘的 是相应的错误界限。因此miniAiiri是特征值的下界,并且maxiAii+ri是一个上限。

请注意,除非非对角线条目很小,否则这些界限通常很差。在后一种情况下,可以通过矩阵的适当先验相似性变换和适当的缩放矩阵来获得极好的边界。

为了获得一般矩阵的良好边界,必须计算一个近似特征系统,然后在此基础上通过相似变换来表示矩阵。这不会改变特征值,但会使非对角线条目变小,因此上述适用。

Gershgorin 定理提供了在哪里找到每个特征值的界限,但它没有提供实际计算它们的算法。您可以进行初步猜测x0在每个 Gershgorin 圆盘内,并使用移位逆幂法找到最接近的特征值x0. 但不能保证对每个 Gershgorin 磁盘使用一个初始猜测一定会导致找到所有特征值,除非您提前知道磁盘是不相交的。

如果你想了解更多,你可以看看 Horn 和 Johnson 关于矩阵分析的书,他们有一整章关于 Gershgorin 磁盘的特征值估计。