Random butterfly matrices were introduced by Parker in 1995 to remove the need for pivoting when using Gaussian elimination. The growing applications of butterfly matrices have often eclipsed the mathematical understanding of how or why butterfly matrices are able to accomplish these given tasks. To help begin to close this gap using theoretical and numerical approaches, we explore the impact on the growth factor of preconditioning a linear system by butterfly matrices. These results are compared to other common methods found in randomized numerical linear algebra. In these experiments, we show preconditioning using butterfly matrices has a more significant dampening impact on large growth factors than other common preconditioners and a smaller increase to minimal growth factor systems. Moreover, we are able to determine the full distribution of the growth factors for a subclass of random butterfly matrices. Previous results by Trefethen and Schreiber relating to the distribution of random growth factors were limited to empirical estimates of the first moment for Ginibre matrices.


翻译:Parker于1995年引进了随机蝴蝶矩阵,以消除在使用消除高斯语时需要消化的因素。蝴蝶矩阵的日益应用往往掩盖了对蝴蝶矩阵如何或为什么能够完成这些既定任务的数学理解。为了开始利用理论和数字方法缩小这一差距,我们探讨了用蝴蝶矩阵来弥补线性系统先决条件增长因素的影响。这些结果与随机数字线性线性代数中发现的其他常见方法相比较。在这些实验中,我们显示,使用蝴蝶矩阵的前提条件对大型增长因素的影响比其他共同先决条件因素要大得多,对最小增长要素的增幅要小一些。此外,我们还能够确定一个随机蝴蝶矩阵子类增长因素的全面分布。Trefethen和Schreiber关于随机增长因素分布的以往结果仅限于对基尼布雷矩阵最初时刻的经验估计。

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