비선형 고유문제

Nonlinear eigenproblem

수학에서 비선형 고유문제, 때로는 비선형 고유값 문제는 (일반) 고유값 문제를 고유값에 비선형적으로 의존하는 방정식으로 일반화하는 것이다.구체적으로는 형태 방정식을 가리킨다.

where is a vector, and is a matrix-valued function of the number . The number is known as the (nonlinear) eigenvalue, the vector as the (nonlinear) eigenvector, and 을(를) 고유 으로 한다. ( ) M 행렬은 고유값 에서 단수형이다

정의

수치 선형대수학에서는 일반적으로 다음과 같은 정의를 사용한다.[1][2][3][4]

을(를) 놓아두고 : n n 를 행렬에 매핑하는 함수다.A scalar is called an eigenvalue, and a nonzero vector is called a right eigevector if . Moreover, a nonzero vector is cal )= 0^{ 여기서 위첨자 은둔자의 전치사를 나타낸다.고유값의 정의는 ( ( )= 0 여기서 () 결정요인을 나타낸다.[1]

M 은(일부 도메인 홀로모르픽 함수여야 한다.

일반적으로 () 선형 지도가 될 수 있지만, 가장 일반적으로는 유한 차원, 대게 정사각형의 행렬이다.

정의:문제는 ( ) }과 같은 0이 있으면 규칙적이라고 하며 그렇지 않으면 단수라고 한다.[1][4]

정의:고유값 (는) (det 에 대한 det(의 파생상품이 }일 경우 대수 k 을 갖는다고 한다. \은(는) 0이 아니다. ( z) = 0{\ 수식.z=\ 0 d det ( ) = {}= for 0 1, , k - 1 = [1][4]

정의:고유값 기하학적 다중성 () Mnullspace 치수다[1][4]

특례

비선형 고유문제의 특별한 예는 다음과 같다.

  • (일반) 고유값 문제: ()= - . I
  • 일반화된 고유값 : ()= A- . M
  • 2차 고유치 문제: )= + + . M
  • 다항 고유값 문제: )= i= 1 M
  • 인 고유치 문제: M ( )= i= 1 m 1 i +i = i () ), _{i}(\ ),여기서 )는 합리적인 함수다.
  • 고유값 문제: M ()=- + A + = m - i M여기서 1, , 은(지연)로 알려진 스칼라가 주어진다.

요르단 체인

정의:( , x ) 을 고유공기로 한다.A tuple of vectors is called a Jordan chain if

for , where denotes the th derivative of with respect to and evaluated in .The vectors are called generalized eigenvectors, is called the length of the Jordan chain, and the maximal length a Jordan chain starting with is called the rank of .[1][4]


정리:[1]A tuple of vectors is a Jordan chain if and only if the function has a root in and the root is of multiplicity at least for , where the vector valued function is defined as

고유벡터 비선형성

고유벡터 비선형성은 관련성이 있지만 때로는 다른 형태의 비선형성을 연구하기도 한다.이 경우 함수는 벡터를 행렬에 매핑하거나, 은둔자 행렬을 은둔자 행렬에 매핑한다.[5][6]

참조

  1. ^ a b c d e f g Güttel, Stefan; Tisseur, Françoise (2017). "The nonlinear eigenvalue problem" (PDF). Acta Numerica. 26: 1–94. doi:10.1017/S0962492917000034. ISSN 0962-4929. S2CID 46749298.
  2. ^ Ruhe, Axel (1973). "Algorithms for the Nonlinear Eigenvalue Problem". SIAM Journal on Numerical Analysis. 10 (4): 674–689. doi:10.1137/0710059. ISSN 0036-1429. JSTOR 2156278.
  3. ^ Mehrmann, Volker; Voss, Heinrich (2004). "Nonlinear eigenvalue problems: a challenge for modern eigenvalue methods". GAMM-Mitteilungen. 27 (2): 121–152. doi:10.1002/gamm.201490007. ISSN 1522-2608.
  4. ^ a b c d e Voss, Heinrich (2014). "Nonlinear eigenvalue problems" (PDF). In Hogben, Leslie (ed.). Handbook of Linear Algebra (2 ed.). Boca Raton, FL: Chapman and Hall/CRC. ISBN 9781466507289.
  5. ^ Jarlebring, Elias; Kvaal, Simen; Michiels, Wim (2014-01-01). "An Inverse Iteration Method for Eigenvalue Problems with Eigenvector Nonlinearities". SIAM Journal on Scientific Computing. 36 (4): A1978–A2001. arXiv:1212.0417. doi:10.1137/130910014. ISSN 1064-8275. S2CID 16959079.
  6. ^ Upadhyaya, Parikshit; Jarlebring, Elias; Rubensson, Emanuel H. (2021). "A density matrix approach to the convergence of the self-consistent field iteration". Numerical Algebra, Control & Optimization. 11 (1): 99. doi:10.3934/naco.2020018. ISSN 2155-3297.

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