در عمل، داده شده است، یک ماتریس تصادفی ، تعریف شده در عبارت که شرط رتبهی ماتریس بر آن برقرار است، را میسازیم.
با ، اگر مقدارویژه عددی گانه را محاسبه کنیم آنگاه مقدارویژه آن حداقل گانه است به همین دلیل در مواردی که باشد، تشخیص به طور قطع قابل حل نمی باشد. ادامه نتایج بدست آمده از مقالات [۲۰,۲۱] به روشنی غلبه بر این مشکل را نشان میدهد.
در ابتدا یک ماتریس شروع تصادفی با ستونهای انتخاب میکنیم. اگر یک مقدارویژه گانه یافتیم آنگاه میتوان الگوریتم۳-۴-۱ را با یک ماتریس اولیه شروع جدید با ستونهای به کار گرفت که به صورت تصادفی انتخاب می شود. حال میتوان یک مقدارویژه چندگانه را محاسبه کرد که از نظر عددی با مقدار محاسبهشده با برابر است. سپس میتوان رتبهی ماتریس را تعیین کرد که شامل بردارهای F-ریتز همگرا با مقادیرF-ریتز همگرا چندگانه عددی است.
نکته قابل توجه این است هنگامی که مسئله مقدارویژه از ماتریس در شرایط بدوضع نباشد؛ اگر برخی مقادیرتکین از این ماتریس با مرتبهی یکسان به صورت ماکزیمم نرمهای باقیمانده از این جفتهای داخلی همگرا باشد آنگاه از نظر عددی آنها را صفر در نظر میگیریم.
اگر رتبهی عددی ماتریس کمتر از باشد، آنگاه چندگانگی این مقدارویژه، رتبهی چنین ماتریسی است. در غیراینصورت الگوریتم (۲) ، با شرط را تکرار میکنیم و تا وقتی که رتبهی عددی ماتریس که شامل این به بردارهای F-ریتز که با شروع میشوند، همگرا شوند که همانطور که انتظار میرود این مقدار کمتر از است. پس میتوان گفت چندگانگی مقدارویژه () قابل تشخیص و برابر با رتبهی عددی ماتریس است.
بطور خلاصه یک الگوریتم آرنولدی سراسری برای مسئله مقدارویژه چندگانه را ارائه می شود.
۳-۵-۱ الگوریتم آرنولدی سراسری برای مسائل مقدارویژه چندگانه
ورودی الگوریتم : ماتریس و ماتریس شروع و
خروجی الگوریتم: ماتریس هسنبرگی (مقادیرویژه آن تقریبا با مقادیربرابر است) و مقدار
مجموعه و و و خطا راتعیین می کنیم.
ماتریس شروع ، بطوریکه راانتخاب می کنیم.
به ازای زیرشاخهی الف، ب، ج و د را تکرار میکنیم تا وقتی که همگرا شود.
الف) پایه F-متعامد، را به وسیله الگوریتم(۱) بدست میآوریم.
ب) جفت ویژه را توسط ماتریس هسنبرگ نتیجه محاسبه میکنیم و از استفاده میکنیم تا مقادیرویژه خواسته شده را تقریب زده شود.
ج)همگرایی جفتهای ویژه را بررسی می کنیم.
د)اگر کلیه نتیجهها کمتر از بود آنگاه به مرحله ۴ می رویم.
-
- به ازای کلیه و مجموعه و تعداد ستونها
الف) رتبهی عددی از برای کلیه را محاسبه می کنیم.
ب) اگر باشد، و را از حذف می کنیم.
ج) در غیر اینصورت، و قرار می دهیم و به مرحله ۲ می رویم.
در این فصل روشهای آرنولدی سراسری، FOM سراسری و GMRES سراسری معرفی شد ، توضیحاتی از الگوریتم آرنولدی سراسری برای مقادیرویژه چندگانه داده شد و همچنین قضایای مربوطه بیان شد. مثال عددی که به عنوان ورودی به الگوریتم آرنولدی سراسری پیاده سازی شده در نرمافزار متلب داده شد و نتایج و نمودار بدست آمده، گزارش داده شد. در فصل بعد فرایند آرنولدی سراسری با شروع مجدد ضمنی همراه با الگوریتمها بیان می شود.
فصل چهارم
فرایند آرنولدی سراسری
با
شروع مجدد ضمنی
فصل۴ فرایند آرنولدی سراسری با شروع مجدد ضمنی
۴-۱ مقدمه
الگوریتم آرنولدی سراسری پایه، هنگامی که زیاد می شود الگوریتم پرهزینه و غیرعملی می شود، زیرا با افزایش میزان حافظه اضافی و هزینه محاسبات بالا میرود برای همین باید محدود شود که زیاد نشود. برای اینکه الگوریتم کارا باشد، شروع مجدد ضروری است. همانطور که قبلا بیان شد تکنیک شروع مجدد ضمنی توسط سورنسون[۲۵] [۳۳] بیان شد که الگوریتمی مشهور و موفق است. حال نشان میدهیم چگونه آن را به فرایند آرنولدی سراسری گسترش دهیم و به الگوریتم آرنولدی با شروع مجدد ضمنی (IRGA) برسیم. همچنین میتوان مشابه با الگوریتم آرنولدی با شروع مجدد ضمنی از تعداد F-ریتز ناخواسته با انتقال استفاده کرد که به اسم انتقالهای دقیق نیز نامیده میشودو الگوریتم آرنولدی سراسری با شروع مجدد ضمنی(IRGA) با انتقالهای دقیق را نتیجه گرفت.
۴-۲ الگوریتم آرنولدی سراسری باشروع مجدد ضمنی
اگر را یک عددصحیح ثابت در نظر بگیریم که تعداد جفتهای خواستهشده از است و مراحل برابر است. مرحله فرایند آرنولدی سراسری بصورت زیر است:
همچنین میتوان تکرار انتقال داده شده را برای تجزیه بکار گیریم. را یک انتقال در نظر میگیریم و
اگر در تجزیه ، ماتریس متعامد و ماتریس بالامثلثی داشته باشیم آنگاه
و
بنابراین بدست میآوریم
دراینصورت داریم
کابرد پی در پی انتقالهای ضمنی نتیجه میدهد
از آنجائیکه
که هر یک ماتریس متعامد که به انتقال اختصاص دارد.
حال تفکیک میکنیم :
همچنین نکتهای که باید توجه داشت این است که
پس در نتیجه بدست میآوریم:
ستون اول از دو طرف را برابر میکنیم و بدست میآوریم:
از آنجائیکه
.
نکتهای که باید در نظر داشت این است که
و
پس داریم:
یک فرایند آرنولدی سراسری مرحله ای جدید با به روزشده شروع می شود برای همین نیاز به شروع مجدد و گسترش آن به یک مرحله ای نیست.