如何估计特征值的最大参数?

计算科学 线性代数
2021-12-10 06:57:32

如何估计其中 \{\lambda_i\}是一个大稀疏矩阵A的特征值,都位于左复半平面?

maxi|Arg(λi)|,
{λi}A

2个回答

您可以反复将随机向量乘以矩阵。给定特征值的大小往往会导致向量的大小增长,而参数往往会导致向量振荡。

如果在每一步之后存储向量,然后进行分量 FFT,则最高频率分量应对应于矩阵特征值的最大参数。

我们可以显示如下:

让每个特征值λk=rkeiθk然后,对于给定的特征向量x_k ,应用nxk的矩阵的效果将是r_k^ne^{in\theta_k}x_k ,它在关于\theta_k周围的n的傅里叶变换中显然具有一个峰值如果一个向量是特征向量的线性组合,则每个特征向量将有一个峰值。nrkneinθkxknθk

这种方法存在一些问题:

  • 如果具有最大参数的特征向量的幅度很小,则振荡可能会受到抑制,以至于您无法检测到它。

  • 据我所知,这不是一种标准方法(只是我想出的),所以它可能有一些我不知道的棘手问题。另外,我还没有真正尝试过。

  • 项会混入一些低频分量,因此如果最大参数足够小,它可能会被该项隐藏rn

如果你只想要一个上限,另一种估计它的方法是使用Gershgorin's circle theorem您可以简单地确定 Gershgorin 磁盘并集上任何点的最大参数,这将保证大于您的任何特征值的参数。

但是,这种方法有一个严重的问题:如果 Gershgorin 区域包含原点的某个邻域,则无法导出对任何特征值的最大参数的限制。