헤센베르크 행렬

Hessenberg matrix

선형 대수학에서, 헤센베르크 행렬은 "거의" 삼각형인 특별한 종류의 정사각형 행렬이다.정확히 말하면, 상위 헤센베르크 행렬은 첫 번째 서브대각선 아래에 0개의 엔트리를 가지며, 하위 헤센베르크 행렬은 첫 번째 슈퍼대각선 [1]위에 0개의 엔트리를 가진다.그들은 [2]Karl Hessenberg의 이름을 따서 지어졌다.

정의들

상부 헤센베르크 행렬

n ×(\ n n A A 상위 Hessenberg 형식 또는 상위 Hessenberg 행렬이라고 합니다(에 대해i {

상위 Hessenberg 매트릭스는 모든 서브대각선 엔트리가 0이 아닌 경우( i { , - { ,\ ,[3] ) + 0 + + + + + + 0인 축소되지 않은 으로 간주됩니다.

하부 헤센베르크 행렬

n × (\ n n A(\A 전치가 상위 Hessenberg 행렬일 경우 Hessenberg 행렬이라고 0 (\0)일 하위.> + { j + }

모든 슈퍼 대각선 엔트리가 0이 경우, 즉 { ,n - { i \ \ 1 , n - 1} {displaystyle a { ,+ \ 0}인 경우, Hessenberg 매트릭스는 축소되지 않습니다.

다음 행렬을 고려합니다.

A A 상위 비감소 Hessenberg 행렬,B(\ B 하위 비감소 Hessenberg 행렬,(\ C 하위 Hessenberg 행렬입니다.

컴퓨터 프로그래밍

많은 선형 대수 알고리즘은 삼각 행렬에 적용될 때 계산 노력이 상당히 덜 필요하며, 이러한 개선은 종종 헤센버그 행렬에도 전달됩니다.선형 대수 문제의 제약으로 인해 일반 행렬을 삼각 행렬로 쉽게 줄일 수 없다면, 헤센버그 형식으로 줄이는 것이 종종 차선책이다.실제로, 모든 행렬을 헤센버그 형태로 환원하는 것은 유한한 수의 단계에서 달성될 수 있다(예를 들어, Householder의 유니터리 유사성 변환 변환을 통해).헤센버그 행렬을 삼각 행렬로 후속적으로 감소시키는 것은 QR-인자 이동과 같은 반복 절차를 통해 달성될 수 있다.고유값 알고리즘에서 헤센버그 행렬은 디플레이션 스텝과 결합된 시프트 QR 인수분해를 통해 삼각행렬로 더욱 축소할 수 있다.일반행렬을 직접 삼각행렬로 환원하는 대신 일반행렬을 헤센버그행렬로 환원한 후 다시 삼각행렬로 환원하는 것은 종종 고유값 문제에 대한 QR알고리즘과 관련된 산술을 절약한다.

헤센베르크 행렬로 환원

n× \ n \ n Hesenberg 행렬로 Hesenberg 행렬로 변환할 수 있습니다.이러한 변환을 위한 다음 절차는 Garcia & [4]Roger에 의해 선형 대수학의 두 번째 코스에서 개작되었다.

A 실제 또는 n × n(\ n\times n 매트릭스로 하고, A n A 서브매트릭스로 첫 번째 열입니다. ( )× ( -) \ ( n - 1 ) \ ( n -1 )가구 V ( -) -w 를 구성합니다어디서

이 거주자를 매트릭스와 같은 나라들은 블록 매트릭스 U1컵[100V1]{\displaystyle U_{1}={\begin{bmatrix}1&, \mathbf{1′1에{\displaystyle \mathbf{}_{1}^{\prime}}′e1{\displaystyle \mathbf{}_{1}^{\prime}\mathbf{e}_{1}}매핑 합니다.0}) & A {\ A 첫 번째 열의 두 번째 엔트리 아래에 0만 있는 행렬 A {\ 매핑합니다.으로 V1과 방법으로 (-)× ( -) \ times ( n - ) 2 ( \ V _ { )를 구축하여V2 ( \ _ { )가 첫 번째 을 매핑하도록 e \ \{ } _ { }^{ \ \ } {} Adisplay display display display display displaydisplay display display display display display display display display display display display display display displaydisplaydisplaydisplaydisplaydisplay displaydisplaydisplaydisplaydisplaydisplaydisplaydisplaydisplaydisplaydisplay display display displaydisplaydisplay display displaydisplaydisplaydisplaydisplaydisplaydisplaydisplaydisplay{\displaystyle U_{2}={\begin{bmatrix}1&, 0&, 0\\0&, 1&, 0\\0&, 0&,[10001000V2].V_{2}\end{bmatrix}}}은}은 매트릭스에 U1{\displaystyle U_{1}A 모두 U2U1{\displaystyle U_{2}U_{1}A}은subdiagonal의 첫번째와 두번째 항목 아래만 0이 있다.다음으로 V 3 하게 구성하되, 첫 번째 행과 첫 번째 열을 제거하여 된 행렬A의 행렬 A display display ′ ′ display display display (\\prime \prime } 에 대해서는 이전과 같이 구성합니다.총 n-(\ 이렇게 계속합니다.

× 의 첫 (\nn)은 오른쪽에서 k행(\ 곱셈 하에서는 변하지 않는다는 것을 U k행(\k의 구성에 의해 어떤 행렬도 마찬가지로 상위 Hessenberg 행렬로 변환할 수 있다.( -) ( ( 2 ( 1 display ) ) (-) ... 2 A ( ( - ) 1 ) U_2}( U_}^*}=

특성.

{, 2 { n \ \ {, 2\ }, n × n \ n \ n }이 모두 Hessenberg 상부와 [5]Hessenberg 하부의 어느 쪽이라도 되는 것은 확실합니다.

삼각행렬을 가진 헤센베르크행렬의 곱은 다시 헤센베르크이다.좀 더 정확히 A( 스타일 A가 상부 Hessenberg이고 T(가 상부 삼각형이면, AT TA 상부 Hessenberg입니다.

헤센베르크 상부와 헤센베르크 하부의 행렬은 대칭행렬 또는 에르미트행렬이 중요한 예인 삼각형행렬이다.에르미트 행렬은 3대각 실대칭 [6]행렬로 축소할 수 있다.

헤센베르크 연산자

헤센베르크 연산자는 무한 차원 헤센베르크 행렬이다.이것은 보통 직교 다항식 체계에 대한 야코비 연산자의 일반화로서 일부 영역, 즉 버그만 공간에 걸쳐 제곱 적분 가능한 정칙함수의 공간에 대해 발생한다.이 경우 Hessenberg 연산자는 오른쪽 시프트 S(\ S입니다.

z( z ){ [ Sf ](z)=

헤센베르크 연산자의 각 주요 하위 행렬의 고유값은 해당 하위 행렬에 대한 특성 다항식으로 주어진다.이러한 다항식을 버그만 다항식이라고 하며, 버그만 공간에 대한 직교 다항식 기초를 제공합니다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ Horn & Johnson (1985년), 28페이지; Stoer & Bulirsch (2002년), 251페이지
  2. ^ Society for Industrial and Applied Mathematic (SIAM; 산업 및 응용 수학 학회, 제2판) Biswa Nath Datta (2010) 수치 선형 대수 및 응용 ISBN978-0-89871-685-6, 페이지 307
  3. ^ Horn & Johnson (1985), 35페이지
  4. ^ Ramon Garcia, Stephan; Horn, Roger (2017). A Second Course In Linear Algebra. ISBN 9781107103818.
  5. ^ https://www.cs.cornell.edu/~http:/cs6210-f16/lec/2016-10-21.pdf[베어 URL PDF]
  6. ^ "Computational Routines (eigenvalues) in LAPACK". sites.science.oregonstate.edu. Retrieved 2020-05-24.

레퍼런스

외부 링크