Главная » Просмотр файлов » Higham - Accuracy and Stability of Numerical Algorithms

Higham - Accuracy and Stability of Numerical Algorithms (523152)

Файл №523152 Higham - Accuracy and Stability of Numerical Algorithms (Higham - Accuracy and Stability of Numerical Algorithms)Higham - Accuracy and Stability of Numerical Algorithms (523152)2013-09-15СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Home NextAccuracy and Stabilityof Numerical AlgorithmsNicholas J. HighamUniversity of ManchesterManchester, EnglandAccuracy and Stabilityof Numerical AlgorithmsSociety for Industrial and Applied MathematicsPhiladelphiaCopyright © 1996 by the Society for Industrial and Applied Mathematics.1098765432All rights reserved. Printed in the United States of America.

No part of this book may bereproduced, stored, or transmitted in any manner without the written permission of thepublisher. For information. write to the Society for Industrial and Applied Mathematics,3600 University City Science Center, Philadelphia, PA 19104-2688.Library of Congress Cataloging-in-Publication DataHigham, Nicholas J., 1961Accuracy and stability of numerical algorithms / Nicholas J.Higham.p. cm.Includes bibliographical references (p. - ) and index.ISBN O-8987 l-355-2 (pbk.)1. Numerical analysis--Data processing.

2. Computer algorithms.I. Title.QA297.H53 19965 19.4’0285’5 1 --dc2095-39903o is a registered trademark.Dedicated toAlan M. TuringandJames H. WilkinsonContentsList of FiguresxviiList of TablesxixPrefacexxixxviiAbout the Dedication1 Principles of Finite Precision Computation1.1 Notation and Background . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . .1.2 Relative Error and Significant Digits . . . . . . . . . . . . . .1.3 Sources of Errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1.4 Precision Versus Accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1.5 Backward and Forward Errors .

. . . . . . . . . . . . . . . . .1.6 Conditioning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1.7 Cancellation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1.8 Solving a Quadratic Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . .1.9 Computing the Sample Variance . . . . . . . .

. . . . . . . . .1.10 Solving Linear Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1.10.1 GEPP Versus Cramer’s Rule . . . . . . . . . . . . . . .1.11 Accumulation of Rounding Errors . . . . . . . . . . . . . . . .1.12 Instability Without Cancellation . .

. . . . . . . . . . . . . . .1.12.1 The Need for Pivoting . . . . . . . . . . . . . . . . . .1.12.2 An Innocuous Calculation? . . . . . . . . . . . . . . . .1.12.3 An Infinite Sum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1.13 Increasing the Precision .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1.14 Cancellation of Rounding Errors . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .1.14.1 Computing1.14.2 QR Factorization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1.15 Rounding Errors Can Be Beneficial . . .

. . . . . . . . . . . .1.16 Stability of an Algorithm Depends on the Problem . . . . . .1.17 Rounding Errors Are Not Random . . . . . . . . . . . . . . .1.18 Designing St able Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1.19 Misconceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .vii124577910111213141617171718192122242627293031V1111.20 Rounding Errors in Numerical Analysis . .

. . . . . . . . . . .1.21 Notes and References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .323236392 Floating Point ArithmeticFloating Point Number System . . . . . . . . . . . . . . . . . 402.1Model of Arithmetic .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442.2IEEE Arithmetic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452.32.4Aberrant Arithmetics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Choice of Base and Distribution of Numbers . . . . . . . . . . 512.5Statistical Distribution of Rounding Errors . . . . . . . . . . . 522.653Alternative Number Systems . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .2.7Accuracy Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542.8Notes and References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562.9Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 623BasicsInner and Outer Products . . .3.1The Purpose of Rounding Error3.2Running Error Analysis .

. . . .3.3Notation for Error Analysis . .3.4Matrix Multiplication . . . . . .3.5Complex Arithmetic . . . . . . .3.6Miscellany . . . . . . . . . . . .3.7Error Analysis Demystified . . .3.8Other Approaches . . . . . . . .3.93.10 Notes and References . . . . . .Problems . . . . . . . .

. . . . .. . . . .Analysis. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .4 Summation4.1Summation Methods . . . . . . .Error Analysis . . . . . . . . . . .4.2Compensated Summation . . . . .4.3Other Summation Methods . . . .4.4Statistical Estimates of Accuracy4.5Choice of Method . . . .

. . . . .4.6Notes and References . . . . . . .4.7Problems . . . . . . . . . . . . . .......................................................67. 68. 71. 72. 73. 76. 78. 80. 82. 83. 84. 84...................................................................................................................................................................87. . . . 88. . . . 89. .

. . 92. . . . 97. . . . 98. . . . 98. . . . 100. . . . 1001035 PolynomialsHorner‘s Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1045.1Evaluating Derivatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1065.2The Newton Form and Polynomial Interpolation . . . , .

. . . 1095.3ix5.4Notes and References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . .

. . . . . . . . . . .1171181201241261277 Perturbation Theory for Linear SystemsNormwise Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7.17.2Componentwise Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7.3Scaling to Minimize the Condition Number . . . . . . . . . . .7.4The Matrix Inverse . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .7.5Extensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7.6Numerical Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7.7Practical Error Bounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7.8Perturbation Theory by Calculus . . . .

. . . . . . . . . . . .Notes and References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7.9Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1311321341371401401411421441451478 Triangular Systems8.1Backward Error Analysis . .8.2Forward Error Analysis .

. .Bounds for the Inverse . . .8.38.4A Parallel Fan-In Algorithm8.5Notes and References . . . .8.5.1 LAPACK . . . . . . .Problems . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .151152155159162164166166...........1691701741771811831861911921941951986 NormsVector Norms . . . .6.16.2Matrix Norms . . . .6.3The Matrix p-Norm .6.4Notes and ReferencesProblems . . . . . .

...................................................................................9 LU Factorization and Linear EquationsGaussian Elimination . . . . . . . . . .9.1Error Analysis . . . . . . . . . . . . . .9.29.3The Growth Factor . . . . . . . . . . .Special Matrices . . . . . . . . . . . . .9.49.5Tridiagonal Matrices . . . . . . . . . .Historical Perspective . . . . .

. . . . .9.6Scaling . . . . . . . . . . . . . . . . . .9.79.8A Posteriori Stability Tests . . . . . . .Sensitivity of the LU Factorization . .9.99.10 Notes and References . . . . . . . . . .9.10.1 LAPACK . . . . . . . . . . . . ............................................................................... . . . ..

. . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .XProblems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19910 Cholesky Factorization10.1 Symmetric Positive Definite Matrices . . . .10.1.1 Error Analysis . . . .

. . . . . . . . .10.2 Sensitivity of the Cholesky Factorization . .10.3 Positive Semidefinite Matrices . . . . . . . .10.3.1 Perturbation Theory . . . . . . . . .10.3.2 Error Analysis . . . . . . . . . . . . .10.4 Symmetric Indefinite Matrices and DiagonalMethod. . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .10.4.1 Complete Pivoting . . . . . . . . . .10.4.2 Partial Pivoting . . . . . . . . . . . .10.5 Nonsymmetric Positive Definite Matrices . .10.6 Notes and References . . . . . . . . . . . . .10.6.1 LAPACK . . . . . . .

. . . . . . . . .Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .Pivoting. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .............. . .. . .. . .. . .. . .. . .203204205209210211214............................21821922122322422622711 Iterative Refinement11.1 Convergence of Iterative Refinement .11.2 Iterative Refinement Implies Stability11.3 Notes and References .

. . . . . . . .11.3.1 LAPACK. . . . . . . . . . . .Problems . . . . . . . . . . . . . . . ................. . .. . .. . .. . .. . .23123223524124324312 Block LU Factorization12.1 Block Versus Partitioned LU Factorization . . . . . . . . . . .12.2 Error Analysis of Partitioned LU Factorization .

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
6,84 Mb
Тип материала
Учебное заведение
Неизвестно

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов книги

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
6274
Авторов
на СтудИзбе
315
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее