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文檔簡介
1、眾所周知,在工程計(jì)算和實(shí)際應(yīng)用中有許多問題最終都?xì)w結(jié)為矩陣計(jì)算問題,而且不同的應(yīng)用會(huì)導(dǎo)出一些具有特殊結(jié)構(gòu)的矩陣計(jì)算.最常見的一些結(jié)構(gòu)矩陣有 Toep-litz矩陣[ai-j],Hankel矩陣[ai+j],Toeplitz-plus-Hankel矩陣,Cauchy矩陣[1/ai-bj]等等.處理與這些結(jié)構(gòu)矩陣有關(guān)的矩陣計(jì)算問題(例如計(jì)算特征值、求解線性方程組等),若矩陣的階數(shù)較小時(shí),通常的經(jīng)典算法是可行的(例如 LU分解算法、QR算法等
2、).然而,在許多實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中,矩陣的階數(shù) n很大(n~106-109)或某個(gè)線性方程組需要多次計(jì)算直到得到一個(gè)滿意的結(jié)果(例如迭代法時(shí)),此時(shí)這些經(jīng)典的算法由于代價(jià)太大而失去了實(shí)際意義. 因此,針對(duì)這些結(jié)構(gòu)矩陣的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)一些能利用它們的結(jié)構(gòu)的、數(shù)值穩(wěn)定的快速算法,具有非常重要的意義.正因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)矩陣在實(shí)際應(yīng)用中所具有的重要意義,國內(nèi)外眾多的學(xué)者將目光投入到這一領(lǐng)域.結(jié)構(gòu)矩陣的快速算法中最著名的莫過于快速傅里葉變換(即 FFT),
3、有許多快速算法均是由快速傅里葉變換導(dǎo)出的.因此,著名數(shù)學(xué)家 Charles Van Loan曾這樣評(píng)價(jià)快速傅里葉變換算法:“從計(jì)算的角度看,快速傅里葉變換是本世紀(jì)最杰出的成就之一,毫不夸張地說,快速傅里葉變換改變了科學(xué)與工程計(jì)算的面貌,如果沒有它,生活將會(huì)是另一種景象”. 本論文主要研究了實(shí) Hankel-circulant和 Hankel-skew-circulant矩陣的奇異值分解,給出了對(duì)稱 Toeplitz-plus-H
4、ankel矩陣特征值的快速算法和這個(gè)計(jì)算矩陣特征值算法的數(shù)值實(shí)驗(yàn).理論和數(shù)值實(shí)驗(yàn)顯示,這個(gè)快速算法是行之有效的. 第一章,我們簡單介紹了研究結(jié)構(gòu)矩陣快速算法的現(xiàn)實(shí)意義、研究概況以及常用的研究方怯,同時(shí)也給出了與本論文有關(guān)的幾類結(jié)構(gòu)矩陣的定義及其基本性質(zhì). 第二章,我們給出了 n階對(duì)稱 Toeplitz-plus-Hankel矩陣與一個(gè) n維向量乘積的快速算法;并利用 n階矩陣的對(duì)稱性,對(duì)其實(shí)施 Lanczos三對(duì)角化和
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