具有特殊性质的矩阵逆的闭式逼近

计算科学 矩阵 近似
2021-11-29 09:32:06

我试图找到一些理论来帮助我明确地表达矩阵的逆(或逆的近似)。我的矩阵具有以下属性:

  1. 可逆的
  2. 正定
  3. 对称的
  4. 所有对角线条目>0
  5. 所有非对角线条目0
  6. 任何行或列的总和是非负的,并且对于每一行,对角线条目idiiji|dij|

6) 告诉我所有的特征值都是 (Gershgorin theorem) 但是因为我知道矩阵是可逆的,所以特征值必须是正的。0

无论如何,有谁知道是否有办法近似逆?

谢谢

2个回答

不幸的是,列出的矩阵属性集对矩阵逆的封闭形式或其合理近似(对于这种特定情况)没有任何希望。它太笼统了,找到矩阵逆(或矩阵分解)是一项不平凡的任务。否则,像预处理这样的基本问题将被成功解决。

据我所知,您有以下选择:

  1. 执行矩阵的精确分解并容忍它消耗内存且速度慢。
  2. 找到一种加速方法来加快分解/逆计算。这将需要该矩阵来自何处的领域(物理)知识。示例:分层矩阵、基于FMMFFT的方法。不同的应用领域可能有许多提供某些优势的更专业的方法。随机方法中也有一个活跃的领域。
  3. 坚持非常粗略的近似:对角线(+可能的近区)矩阵逆。在这里,您手动选择矩阵的“最重要”部分并仅选择它们以形成近似逆。通常,它是矩阵主对角线,并且可能是它周围的一些近区域(受行/列重新排序)。

注意:我将省略为什么首先应避免显式计算矩阵逆的问题的讨论。

截断诺依曼级数:让D是矩阵的对角线,并且N成为非对角线部分。然后,M=DN=D(ID1N), 和

M1=(ID1N)D1=(I+D1N+D1ND1N+D1ND1ND1N+)D1.

在您喜欢的地方截断无限总和。注意DN包含非负元素,所以你得到的保证是下面的近似值。