c11-0 (Numerical Recipes in C), страница 2

PDF-файл c11-0 (Numerical Recipes in C), страница 2 Цифровая обработка сигналов (ЦОС) (15323): Книга - 8 семестрc11-0 (Numerical Recipes in C) - PDF, страница 2 (15323) - СтудИзба2017-12-27СтудИзба

Описание файла

Файл "c11-0" внутри архива находится в папке "Numerical Recipes in C". PDF-файл из архива "Numerical Recipes in C", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "цифровая обработка сигналов (цос)" из 8 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "цифровая обработка сигналов" в общих файлах.

Просмотр PDF-файла онлайн

Текст 2 страницы из PDF

. . λN )(11.0.10)This is a particular case of a similarity transform of the matrix A,A→Z−1 · A · Z(11.0.11)for some transformation matrix Z. Similarity transformations play a crucial rolein the computation of eigenvalues, because they leave the eigenvalues of a matrixunchanged. This is easily seen fromdet Z−1 · A · Z − λ1 = det Z−1 · (A − λ1) · Z= det |Z| det |A − λ1| det Z−1 (11.0.12)= det |A − λ1|Equation (11.0.10) shows that any matrix with complete eigenvectors (which includesall normal matrices and “most” random nonnormal ones) can be diagonalized by asimilarity transformation, that the columns of the transformation matrix that effectsthe diagonalization are the right eigenvectors, and that the rows of its inverse arethe left eigenvectors.For real, symmetric matrices, the eigenvectors are real and orthonormal, so thetransformation matrix is orthogonal. The similarity transformation is then also anorthogonal transformation of the formA→ZT · A · Z(11.0.13)While real nonsymmetric matrices can be diagonalized in their usual case of completeeigenvectors, the transformation matrix is not necessarily real.

It turns out, however,that a real similarity transformation can “almost” do the job. It can reduce thematrix down to a form with little two-by-two blocks along the diagonal, all otherelements zero. Each two-by-two block corresponds to a complex-conjugate pairof complex eigenvalues. We will see this idea exploited in some routines givenlater in the chapter.The “grand strategy” of virtually all modern eigensystem routines is to nudgethe matrix A towards diagonal form by a sequence of similarity transformations,A→P−11 · A · P1→−1−1P−13 · P2 · P1 · A · P1 · P2 · P3→−1P−12 · P1 · A · P1 · P2→etc.(11.0.14)Sample page from NUMERICAL RECIPES IN C: THE ART OF SCIENTIFIC COMPUTING (ISBN 0-521-43108-5)Copyright (C) 1988-1992 by Cambridge University Press.Programs Copyright (C) 1988-1992 by Numerical Recipes Software.Permission is granted for internet users to make one paper copy for their own personal use.

Further reproduction, or any copying of machinereadable files (including this one) to any servercomputer, is strictly prohibited. To order Numerical Recipes books,diskettes, or CDROMsvisit website http://www.nr.com or call 1-800-872-7423 (North America only),or send email to trade@cup.cam.ac.uk (outside North America).Diagonalization of a Matrix460Chapter 11.EigensystemsIf we get all the way to diagonal form, then the eigenvectors are the columns ofthe accumulated transformationXR = P1 · P2 · P3 · . . .(11.0.15)A = FL · FRor equivalentlyF−1L · A = FR(11.0.16)If we now multiply back together the factors in the reverse order, and use the secondequation in (11.0.16) we getFR · FL = F−1L · A · FL(11.0.17)which we recognize as having effected a similarity transformation on A with thetransformation matrix being FL ! In §11.3 and §11.6 we will discuss the QR methodwhich exploits this idea.Factorization methods also do not converge exactly in a finite number oftransformations.

But the better ones do converge rapidly and reliably, and, whenfollowing an appropriate initial reduction by simple similarity transformations, theyare the methods of choice.Sample page from NUMERICAL RECIPES IN C: THE ART OF SCIENTIFIC COMPUTING (ISBN 0-521-43108-5)Copyright (C) 1988-1992 by Cambridge University Press.Programs Copyright (C) 1988-1992 by Numerical Recipes Software.Permission is granted for internet users to make one paper copy for their own personal use. Further reproduction, or any copying of machinereadable files (including this one) to any servercomputer, is strictly prohibited. To order Numerical Recipes books,diskettes, or CDROMsvisit website http://www.nr.com or call 1-800-872-7423 (North America only),or send email to trade@cup.cam.ac.uk (outside North America).Sometimes we do not want to go all the way to diagonal form.

For example, ifwe are interested only in eigenvalues, not eigenvectors, it is enough to transformthe matrix A to be triangular, with all elements below (or above) the diagonal zero.In this case the diagonal elements are already the eigenvalues, as you can see bymentally evaluating (11.0.2) using expansion by minors.There are two rather different sets of techniques for implementing the grandstrategy (11.0.14). It turns out that they work rather well in combination, so mostmodern eigensystem routines use both. The first set of techniques constructs individual Pi ’s as explicit “atomic” transformations designed to perform specific tasks, forexample zeroing a particular off-diagonal element (Jacobi transformation, §11.1), ora whole particular row or column (Householder transformation, §11.2; eliminationmethod, §11.5).

In general, a finite sequence of these simple transformations cannotcompletely diagonalize a matrix. There are then two choices: either use the finitesequence of transformations to go most of the way (e.g., to some special form liketridiagonal or Hessenberg, see §11.2 and §11.5 below) and follow up with the secondset of techniques about to be mentioned; or else iterate the finite sequence of simpletransformations over and over until the deviation of the matrix from diagonal isnegligibly small. This latter approach is conceptually simplest, so we will discussit in the next section; however, for N greater than ∼ 10, it is computationallyinefficient by a roughly constant factor ∼ 5.The second set of techniques, called factorization methods, is more subtle.Suppose that the matrix A can be factored into a left factor FL and a right factorFR .

Then11.0 Introduction461“Eigenpackages of Canned Eigenroutines”Sample page from NUMERICAL RECIPES IN C: THE ART OF SCIENTIFIC COMPUTING (ISBN 0-521-43108-5)Copyright (C) 1988-1992 by Cambridge University Press.Programs Copyright (C) 1988-1992 by Numerical Recipes Software.Permission is granted for internet users to make one paper copy for their own personal use. Further reproduction, or any copying of machinereadable files (including this one) to any servercomputer, is strictly prohibited. To order Numerical Recipes books,diskettes, or CDROMsvisit website http://www.nr.com or call 1-800-872-7423 (North America only),or send email to trade@cup.cam.ac.uk (outside North America).You have probably gathered by now that the solution of eigensystems is a fairlycomplicated business.

It is. It is one of the few subjects covered in this book forwhich we do not recommend that you avoid canned routines. On the contrary, thepurpose of this chapter is precisely to give you some appreciation of what is goingon inside such canned routines, so that you can make intelligent choices about usingthem, and intelligent diagnoses when something goes wrong.You will find that almost all canned routines in use nowadays trace their ancestryback to routines published in Wilkinson and Reinsch’s Handbook for AutomaticComputation, Vol.

II, Linear Algebra [2]. This excellent reference, containing papersby a number of authors, is the Bible of the field. A public-domain implementationof the Handbook routines in FORTRAN is the EISPACK set of programs [3]. Theroutines in this chapter are translations of either the Handbook or EISPACK routines,so understanding these will take you a lot of the way towards understanding thosecanonical packages.IMSL [4] and NAG [5] each provide proprietary implementations, in FORTRAN,of what are essentially the Handbook routines.A good “eigenpackage” will provide separate routines, or separate paths throughsequences of routines, for the following desired calculations:• all eigenvalues and no eigenvectors• all eigenvalues and some corresponding eigenvectors• all eigenvalues and all corresponding eigenvectorsThe purpose of these distinctions is to save compute time and storage; it is wastefulto calculate eigenvectors that you don’t need.

Often one is interested only inthe eigenvectors corresponding to the largest few eigenvalues, or largest few inmagnitude, or few that are negative. The method usually used to calculate “some”eigenvectors is typically more efficient than calculating all eigenvectors if you desirefewer than about a quarter of the eigenvectors.A good eigenpackage also provides separate paths for each of the abovecalculations for each of the following special forms of the matrix:• real, symmetric, tridiagonal• real, symmetric, banded (only a small number of sub- and superdiagonalsare nonzero)• real, symmetric• real, nonsymmetric• complex, Hermitian• complex, non-HermitianAgain, the purpose of these distinctions is to save time and storage by using the leastgeneral routine that will serve in any particular application.In this chapter, as a bare introduction, we give good routines for the followingpaths:• all eigenvalues and eigenvectors of a real, symmetric, tridiagonal matrix(§11.3)• all eigenvalues and eigenvectors of a real, symmetric, matrix (§11.1–§11.3)• all eigenvalues and eigenvectors of a complex, Hermitian matrix(§11.4)• all eigenvalues and no eigenvectors of a real, nonsymmetric matrix462Chapter 11.Eigensystems(§11.5–§11.6)We also discuss, in §11.7, how to obtain some eigenvectors of nonsymmetricmatrices by the method of inverse iteration.Generalized and Nonlinear Eigenvalue ProblemsA · x = λB · x(11.0.18)where A and B are both matrices.

Most such problems, where B is nonsingular,can be handled by the equivalent(B−1 · A) · x = λx(11.0.19)Often A and B are symmetric and B is positive definite. The matrix B−1 · A in(11.0.19) is not symmetric, but we can recover a symmetric eigenvalue problemby using the Cholesky decomposition B = L · LT of §2.9. Multiplying equation(11.0.18) by L−1 , we getwhereC · (LT · x) = λ(LT · x)(11.0.20)C = L−1 · A · (L−1 )T(11.0.21)The matrix C is symmetric and its eigenvalues are the same as those of the originalproblem (11.0.18); its eigenfunctions are LT · x.

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5173
Авторов
на СтудИзбе
437
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее