Como as modificações de classificação baixa afetam a convergência do método de Krylov?

14

Digamos que eu tenha um sistema linear Ax=b , que converja rapidamente usando um método Krylov adequado (como CG ou GMRES) para todos os b . Se B é uma matriz com baixo grau r , será o mesmo método de Krylov no sistema (A+B)x=b também convergirá rapidamente (idealmente com um número extra de iterações que aproximadamente depende apenas de )?r

Um exemplo de tal sistema seria a elasticidade da membrana e condições de dobra bem pré-condicionadas, além de termos de pressão de ar não pré-condicionados com estrutura densa do produto externo.

Observe que a pergunta é a mesma com ou sem pré-condicionamento, uma vez que é uma modificação na classificação do .r P A QP(UMA+B)Q=PUMAQ+PBQrPUMAQ

Geoffrey Irving
fonte

Respostas:

7

Se o seu subespaço Krylov for baseado nas potências de , a convergência será atrasada por várias iterações, no máximo, na classificação da correção. Se for baseado nos poderes de A T AUMAUMATUMA , em seguida, no máximo duas vezes este número.

Eu não vi essa afirmação na literatura. Mas, para ver a validade no primeiro caso, é suficiente mostrar que o o espaço Krylov da matriz A + U S V T onde U , V tem r colunas está contido no espaço correspondente sem correções de baixa classificação, mas com uma índice correspondentemente mais alto k + r . Isso é fácil de verificar.kUMA+vocêSVTvocê,Vrk+r

Arnold Neumaier
fonte
Você pode explicar o que você quer dizer com "baseado nos poderes de "? O solucionador de Krylov recebe informações apenas sobre A + B , não sobre A diretamente. UMAUMA+BUMA
Geoffrey Irving
Não importa: presumivelmente você quer dizer os poderes da matriz em questão, então neste caso. UMA+B
Geoffrey Irving
Sim. O método tem uma matriz como um parâmetro, e esta matriz é geralmente indicado por . UMA
Arnold Neumaier 21/09/12
Talvez para mais interesse que você poderia reescrever sua equação (ou solução) com alguns requisitos de para x = ( E + Σ k = 1 ( A - 1 B ) k ) A - 1 b que poderia ajudar se B é nilpotent ou A - 1 B de norma pequena. Também se reconhece a dependência da solução do problema. Bx=(E+k=1(UMA-1B)k)UMA-1bBUMA-1Bundisturbed
Bastian Ebeling