Method for preconditioning matrix equations based on zero divisors | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2024. № 90. DOI: 10.17223/19988621/90/2

Method for preconditioning matrix equations based on zero divisors

The article discusses the method of preconditioning of algebraic matrix equations without transforming the matrix of the right-hand side. The method is based on the technique of matrix zero divisors. The presence of the right (left) zero divisor is associated with linear dependence of the columns (rows) of the matrix. In this case, the problem of determining such preconditioning matrices is posed and solved, which, along with a decrease in the condition number of the matrix of coefficients on the left side, leave the matrix of coefficients on the right-hand side unchanged. The transformations consist solely in the rotation of the system around its exact, although still unknown, solution. This makes it possible to further improve the accuracy of determining the solution by eliminating possible computational errors in the transformation of the right-hand side of the matrix equation. It is shown that the choice of preconditioners, which make it possible to reduce the degree of conditionality of the equation, can be made on the basis of the method of simple iteration or taking into account the lower estimate of the condition number of the matrix on the left-hand side by fixing its eigenvalues using well-known and well-developed methods. The advantages of the proposed method are demonstrated by numerical examples. The reasoning given in the article regarding the left-handed matrix equation (the matrix of coefficients is on the left of the unknown matrix) is also valid for the right-handed and two-sided equations.

Download file
Counter downloads: 8

Keywords

algebraic matrix equations, accuracy of solving equations, preconditioning of matrix equations, zero divisor

Authors

NameOrganizationE-mail
Zubov Nikolay E.S.P. Korolev Rocket and Space Public Corporation Energia; Bauman Moscow State Technical Universitynik.zubov@gmail.com
Ryabchenko Vladimir N.S.P. Korolev Rocket and Space Public Corporation Energia; Bauman Moscow State Technical Universityryabchenko.vn@mail.ru
Всего: 2

References

Кузовков Н.Т. Модальное управление и наблюдающие устройства. М.: Машиностроение, 1976.
Зубов Н.Е., Микрин Е.А., Рябченко В.Н. Матричные методы в теории и практике систем автоматического управления летательных аппаратов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016.
Справочник по теории автоматического управления / под общ. ред. А.А. Красовского. М.: Наука, 1987.
Kautsky J., Nichols N.K., Van Dooren P. Robust Pole Assignment in Linear State Feedback // Int. J. Control. 1985. V. 41 (5). P. 1129-1155.
Поляк Б.Т., Щербаков П.С. Робастная устойчивость и управление. М.: Наука, 2002.
Буков В.Н., Рябченко В.Н., Косьянчук В.В., Зыбин Е.Ю. Решение линейных матричных уравнений методом канонизации // Вестник Киевского национального университета имени Т.Г. Шевченко. Сер. Физико-математические науки. 2002. Вып. 1. С. 19-28.
Форсайт Дж., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений. М.: Мир, 1980.
Форсайт Дж., Молер К. Численное решение систем линейных алгебраических уравнений. М.: Мир, 1969.
Тауфер И. Решение граничных задач для систем линейных дифференциальных уравнений. М.: Наука, 1981.
Уилкинсон Дж. Алгебраическая проблема собственных значений. М.: Наука, 1970.
Стренг Г. Линейная алгебра и ее применения. М.: Мир, 1980.
Икрамов Х.Д. Численное решение матричных уравнений / под ред. Д.К. Фаддеева. М.: Наука, 1984.
Марчук Г.И. Методу: вычислительной математики. М.: Наука, 1977.
Ортега Дж., Пул У. Введение в численные методы решения дифференциальных уравнений. М.: Наука, 1986.
Воеводин В.В., Кузнецов Ю.А. Матрица: и вычисления. М.: Наука, 1984.
Голуб Дж., Ван Лоун Ч. Матричные вычисления. М.: Мир, 1999.
Деммель Дж. Вычислительная линейная алгебра. Теория и приложения. М.: Мир, 2001.
Баландин М.Ю., Шурина М.П. Метода: решения СЛАУ большой размерности. Новоси бирск: Изд-во НГТУ, 2000.
Zubov N.E., Ryabchenko V.N. Solution of a linear nondegenerate matrix equation based on the zero divisor // Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Series Natural Sciences. 2021. № 5 (98). С. 49-59.
Mikrin E.A., Zubov N.E., Efanov D.E., Ryabchenko V.N. Superfast iterative solvers for linear matrix equations // Doklady Mathematics. 2018. Т. 98, № 2. С. 444-447.
 Method for preconditioning matrix equations based on zero divisors | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2024. № 90. DOI: 10.17223/19988621/90/2

Method for preconditioning matrix equations based on zero divisors | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2024. № 90. DOI: 10.17223/19988621/90/2

Download full-text version
Counter downloads: 147