c11-6 (Numerical Recipes in C)

PDF-файл c11-6 (Numerical Recipes in C) Цифровая обработка сигналов (ЦОС) (15329): Книга - 8 семестрc11-6 (Numerical Recipes in C) - PDF (15329) - СтудИзба2017-12-27СтудИзба

Описание файла

Файл "c11-6" 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 из PDF

486Chapter 11.Eigensystems}}CITED REFERENCES AND FURTHER READING:Wilkinson, J.H., and Reinsch, C. 1971, Linear Algebra, vol. II of Handbook for Automatic Computation (New York: Springer-Verlag). [1]Smith, B.T., et al. 1976, Matrix Eigensystem Routines — EISPACK Guide, 2nd ed., vol. 6 ofLecture Notes in Computer Science (New York: Springer-Verlag). [2]Stoer, J., and Bulirsch, R.

1980, Introduction to Numerical Analysis (New York: Springer-Verlag),§6.5.4. [3]11.6 The QR Algorithm for Real HessenbergMatricesRecall the following relations for the QR algorithm with shifts:Qs · (As − ks 1) = Rs(11.6.1)where Q is orthogonal and R is upper triangular, andAs+1 = Rs · QTs + ks 1= Qs · As · QTs(11.6.2)The QR transformation preserves the upper Hessenberg form of the original matrixA ≡ A1 , and the workload on such a matrix is O(n2 ) per iteration as opposedto O(n3 ) on a general matrix. As s → ∞, As converges to a form wherethe eigenvalues are either isolated on the diagonal or are eigenvalues of a 2 × 2submatrix on the diagonal.As we pointed out in §11.3, shifting is essential for rapid convergence.

A keydifference here is that a nonsymmetric real matrix can have complex eigenvalues.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).}}if (i != m) {Interchange rows and columns.for (j=m-1;j<=n;j++) SWAP(a[i][j],a[m][j])for (j=1;j<=n;j++) SWAP(a[j][i],a[j][m])}if (x) {Carry out the elimination.for (i=m+1;i<=n;i++) {if ((y=a[i][m-1]) != 0.0) {y /= x;a[i][m-1]=y;for (j=m;j<=n;j++)a[i][j] -= y*a[m][j];for (j=1;j<=n;j++)a[j][m] += y*a[j][i];}}}11.6 The QR Algorithm for Real Hessenberg Matrices487This means that good choices for the shifts ks may be complex, apparentlynecessitating complex arithmetic.Complex arithmetic can be avoided, however, by a clever trick.

The trickdepends on a result analogous to the lemma we used for implicit shifts in §11.3. Thelemma we need here states that if B is a nonsingular matrix such that(11.6.3)where Q is orthogonal and H is upper Hessenberg, then Q and H are fully determinedby the first column of Q. (The determination is unique if H has positive subdiagonalelements.) The lemma can be proved by induction analogously to the proof givenfor tridiagonal matrices in §11.3.The lemma is used in practice by taking two steps of the QR algorithm,either with two real shifts ks and ks+1 , or with complex conjugate values ks andks+1 = ks *. This gives a real matrix As+2 , whereAs+2 = Qs+1 · Qs · As · QTs · QTs+1 ·(11.6.4)The Q’s are determined byAs − ks 1 = QTs · Rs(11.6.5)As+1 = Qs · As ·As+1 − ks+1 1 = QTs+1 · Rs+1QTs(11.6.6)(11.6.7)Using (11.6.6), equation (11.6.7) can be rewrittenAs − ks+1 1 = QTs · QTs+1 · Rs+1 · Qs(11.6.8)M = (As − ks+1 1) · (As − ks 1)(11.6.9)Hence, if we defineequations (11.6.5) and (11.6.8) giveR= Q·M(11.6.10)Q = Qs+1 · Qs(11.6.11)R = Rs+1 · Rs(11.6.12)whereEquation (11.6.4) can be rewrittenAs · QT = QT · As+2(11.6.13)Thus suppose we can somehow find an upper Hessenberg matrix H such thatTTAs · Q = Q · HT(11.6.14)where Q is orthogonal.

If Q has the same first column as QT (i.e., Q has the samefirst row as Q), then Q = Q and As+2 = H.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).B·Q = Q·H488Chapter 11.Eigensystemsp1 = a211 − a11 (ks + ks+1 ) + ks ks+1 + a12 a21q1 = a21 (a11 + a22 − ks − ks+1 )(11.6.15)r1 = a21 a32HenceP1 = 1 − 2w1 · wT1(11.6.16)where w1 has only its first 3 elements nonzero (cf.

equation 11.2.5). The matrixP1 · As · PT1 is therefore upper Hessenberg with 3 extra elements:××xTP1 · A1 · P1 =  x×××x×××××××××××××××××××××××××××××(11.6.17)This matrix can be restored to upper Hessenberg form without affecting the first rowby a sequence of Householder similarity transformations.

The first such Householdermatrix, P2 , acts on elements 2, 3, and 4 in the first column, annihilating elements3 and 4. This produces a matrix of the same form as (11.6.17), with the 3 extraelements appearing one column over:×××××xx××××x×××××××××××××××××××××××××(11.6.18)Proceeding in this way up to Pn−1 , we see that at each stage the Householdermatrix Pr has a vector wr that is nonzero only in elements r, r + 1, and r + 2.These elements are determined by the elements r, r + 1, and r + 2 in the (r − 1)stSample 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).The first row of Q is found as follows.

Equation (11.6.10) shows that Q isthe orthogonal matrix that triangularizes the real matrix M. Any real matrix canbe triangularized by premultiplying it by a sequence of Householder matrices P1(acting on the first column), P2 (acting on the second column), . . . , Pn−1 . ThusQ = Pn−1 · · · P2 · P1 , and the first row of Q is the first row of P1 since Pi is an(i − 1) × (i − 1) identity matrix in the top left-hand corner. We now must find Qsatisfying (11.6.14) whose first row is that of P1 .The Householder matrix P1 is determined by the first column of M. Since Asis upper Hessenberg, equation (11.6.9) shows that the first column of M has theform [p1 , q1, r1 , 0, ..., 0]T , where11.6 The QR Algorithm for Real Hessenberg Matrices489column of the current matrix.

Note that the preliminary matrix P1 has the samestructure as P2 , . . . , Pn−1 .The result is thatPn−1 · · · P2 · P1 · As · PT1 · PT2 · · · PTn−1 = H(11.6.19)Q = Q = Pn−1 · · · P2 · P1(11.6.20)As+2 = H(11.6.21)andThe shifts of origin at each stage are taken to be the eigenvalues of the 2 × 2matrix in the bottom right-hand corner of the current As . This givesks + ks+2 = an−1,n−1 + annks ks+1 = an−1,n−1ann − an−1,n an,n−1(11.6.22)Substituting (11.6.22) in (11.6.15), we getp1 = a21 {[(ann − a11 )(an−1,n−1 − a11 ) − an−1,nan,n−1 ]/a21 + a12 }q1 = a21 [a22 − a11 − (ann − a11 ) − (an−1,n−1 − a11 )]r1 = a21 a32(11.6.23)We have judiciously grouped terms to reduce possible roundoff when there aresmall off-diagonal elements.

Since only the ratios of elements are relevant for aHouseholder transformation, we can omit the factor a21 from (11.6.23).In summary, to carry out a double QR step we construct the Householdermatrices Pr , r = 1, . . . , n − 1. For P1 we use p1 , q1 , and r1 given by (11.6.23). Forthe remaining matrices, pr , qr , and rr are determined by the (r, r − 1), (r + 1, r − 1),and (r + 2, r − 1) elements of the current matrix. The number of arithmeticoperations can be reduced by writing the nonzero elements of the 2w · wT part ofthe Householder matrix in the form(p ± s)/(±s)2w · wT =  q/(±s)  · [ 1 q/(p ± s) r/(p ± s) ](11.6.24)r/(±s)wheres2 = p2 + q 2 + r 2(11.6.25)(We have simply divided each element by a piece of the normalizing factor; cf.the equations in §11.2.)If we proceed in this way, convergence is usually very fast.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
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
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5137
Авторов
на СтудИзбе
441
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее