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有限精度算术中Lanczos算法的简单稳定性分析

A simple stability analysis of the Lanczos algorithm in finite precision arithmetic

Tyler Chen

arXiv 2608.21268首次发表:更新:

AI 中文总结

本文针对无再正交化的对称Lanczos算法开展有限精度稳定性分析,推导相关恒等式与定位关系,证明Greenbaum型向后稳定性结果,简化了Paige与Greenbaum的证明,仅在迭代次数中隐藏多项式因子。

AI 中文摘要

我们给出了对称Lanczos算法在无再正交化下的自包含有限精度分析,具体推导了扰动三项递推、Paige的正交性损失恒等式、所有计算Ritz值的包含关系及稳定Ritz值的定位,随后证明了Greenbaum型向后稳定性结果,展示了存在邻近问题使得精确Lanczos生成计算出的三对角矩阵。我们的证明简化了Paige和Greenbaum的证明,代价是在迭代次数中隐藏了多项式因子。

英文摘要

We give a self-contained finite-precision analysis of the symmetric Lanczos algorithm without reorthogonalization. In particular, we derive the perturbed three-term recurrence, Paige's loss-of-orthogonality identity, containment of all computed Ritz values, and localization of stabilized Ritz values. We then prove a Greenbaum-type backward stability result, exhibiting a nearby problem on which exact Lanczos produces the computed tridiagonal matrix. Our proofs simplify those of Paige and Greenbaum, at the cost of hiding polynomial factors in the iteration count.

论文原文

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