简化(几乎)奇异矩阵的行列式和逆矩阵的乘积

计算科学 线性代数 复杂
2021-11-26 12:24:47

给定两个方阵,AB, 我需要计算产品tr(A1B)×detA. 问题是A是奇异的——更准确地说,它取决于一些参数t, 使得它在任何有限处都是非奇异的t并且只在极限内变得单数t0--- 这正是我需要评估上述表达式的限制。

假设该产品似乎并非不合理det(A)×A1 即使在 det 和 inverse 都不是的情况下也表现良好,因为 inverse 在行列式上包含一个。这样,我可以采取的限制 t0解析地,原始表达式简化为元素乘积的总和B和未成年人A. 这似乎需要O(N4)操作(N条款,N3每个未成年人的操作),其中N是大小AB.

另一方面,如果我只是在有限的t-s,我只需要O(N3)操作。

我的直觉是,一定有办法做到这一点t0只计算O(N3),但我没有看到。因为我怀疑我是第一个考虑这些事情的人,所以我会很感激任何提示、提示、文献指针、反例、关于不可能的提示——任何东西。

以防万一,我的矩阵很密集,而且它们不是那么大,N大约是一百,也许是几百。但是我需要处理很多这样的对,所以整体的复杂性很重要,

1个回答

我必须这样做一次,诀窍是使用奇异值分解(SVD)。的SVDAA=UΣVH, 所以

tr(A1B)detA=tr(VΣ1UHB)detΣdet(UVH)

应用迹的循环置换不变性,

=tr(Σ1UHBV)det(Σ)det(UVH)=diag(Σ1)Tdiag(UHBV)det(Σ)det(UVH)
其中最右边表达式中的第一对 diag 是内积。此时中的奇点相抵消这假设是正方形且秩不足 1。Σ1detΣ=jσjBA