A rational approximation is a powerful method for estimating functions using rational polynomial functions. Motivated by the importance of matrix function in modern applications and its wide potential, we propose a unique optimization approach to construct rational approximations for matrix function evaluation. In particular, we study the minimax rational approximation of a real function and observe that it leads to a series of quasiconvex problems. This observation opens the door for a flexible method that calculates the minimax while incorporating constraints that may enhance the quality of approximation and its properties. Furthermore, the various properties, such as denominator bounds, positivity, and more, make the output approximation more suitable for matrix function tasks. Specifically, they can guarantee the condition number of the matrix, which one needs to invert for evaluating the rational matrix function. Finally, we demonstrate the efficiency of our approach on several applications of matrix functions based on direct spectrum filtering.


翻译:合理近似是使用理性多元函数估计功能的有力方法。我们以矩阵功能在现代应用中的重要性及其广泛潜力为动力,提出一种独特的优化方法,为矩阵功能评估构建合理近似;特别是,我们研究实际功能的微量最大合理近似,并观察到它导致一系列准convex问题。这一观察为一种灵活方法打开了大门,该方法计算微量,同时纳入可能提高近似质量及其特性的制约因素。此外,各种特性,例如分母线、正负等,使产出近似更适合矩阵功能任务。具体地说,它们可以保证矩阵的条件数量,而评估合理矩阵功能需要颠倒这一条件数量。最后,我们展示了基于直接频谱过滤的矩阵功能的若干应用方法的效率。

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