The pseudoinverse of a matrix, a generalized notion of the inverse, is of fundamental importance in linear algebra. However, there does not exist a closed form representation of the pseudoinverse, which can be straightforwardly computed. Therefore, an algorithmic computation is necessary. An algorithmic computation can only be evaluated by also considering the underlying hardware, typically digital hardware, which is responsible for performing the actual computations step by step. In this paper, we analyze if and to what degree the pseudoinverse actually can be computed on digital hardware platforms modeled as Turing machines. For this, we utilize the notion of an effective algorithm which describes a provably correct computation: upon an input of any error parameter, the algorithm provides an approximation within the given error bound with respect to the unknown solution. We prove that an effective algorithm for computing the pseudoinverse of any matrix can not exist on a Turing machine, although provably correct algorithms do exist for specific classes of matrices. Even more, our results introduce a lower bound on the accuracy that can be obtained algorithmically when computing the pseudoinverse on Turing machines.


翻译:在线性代数中,一种广义的反向概念是矩阵的假反常概念,在线性代数中具有根本重要性。然而,不存在一种可以直接计算的、封闭形式的伪反正表示,因此,有必要进行算法计算。算法计算只能通过同时考虑基础硬件来评估,典型的数字硬件,负责一步步进行实际计算。在本文中,我们分析假反正是否和在多大程度上可以实际在以图灵机器为模型的数字硬件平台上计算。为此,我们使用了一种有效的算法概念,它描述一种可被证实的正确计算:在输入任何错误参数时,算法在与未知解决方案有关的给定错误中提供近似值。我们证明,图灵机器上不可能存在计算任何矩阵伪反常的有效算法,尽管对特定类型的矩阵确实存在非常正确的算法。甚至更是,我们的结果对在计算图性机器假反常数据时能够获得的准确性进行了较低的算法约束。

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