查找特征值时是否可以忽略/丢弃矩阵的一部分?

计算科学 线性代数 算法 本征系统 稀疏矩阵
2021-12-22 19:30:55

我有多个大型矩阵,我需要为其找到最大的绝对特征值。我知道有一个不变的大型子矩阵。是否可以忽略/丢弃子矩阵?

我的问题也与这个问题有关:计算一般矩阵的最大特征值的最快方法是什么?

2个回答

如果你知道第二个矩阵只是第一个矩阵的扰动,那么你可以做一个扰动参数。例如,如果A~=A+δA在哪里δA是差值(大部分为零),然后假设特征向量和特征值也有展开u~k=uk+δukλ~k=λk+δλk.

令特征值按升序排列,使得λN是最大的。根据 Rayleight 商的定义,它拥有:

λN=uNTAuNuNTuN
λ~N=u~NTA~u~Nu~NTu~N.

如果你把展开式插入这个表达式,你会得到

λ~N=λN+δuNTAuN+uNTAδuN+δuNTδAuNu~NTu~N+O(δλN2).

如果你碰巧知道特征向量如何变化,你可能会从这个表达式中得到一些关于最大特征值的东西。

如果未更改的部分没有覆盖大部分矩阵,那么您几乎无法节省工作。

如果不变的部分可以通过对称置换占据yopur矩阵的左上角,可以先相似变换为(三)对角形式。将变换扩展到整个矩阵会留下一个形式为的矩阵(TABC)与(三)对角线T,其特征值是原始矩阵的特征值。它的特征值通过一些子空间迭代步骤找到相对便宜,然后是逆迭代,一旦有合理的近似值可用,就可以提取绝对最大的特征值。