We study the Lanczos method for approximating the action of a symmetric matrix function $f(\mathbf{A})$ on a vector $\mathbf{b}$ (Lanczos-FA). For the function $\mathbf{A}^{-1}$, it is known that the error of Lanczos-FA after $k$ iterations matches the error of the best approximation from the Krylov subspace of degree $k$ when $\vec{A}$ is positive definite. We prove that the same holds, up to a multiplicative approximation factor, when $f$ is a rational function with no poles in the interval containing $\mathbf{A}$'s eigenvalues. The approximation factor depends the degree of $f$'s denominator and the condition number of $\mathbf{A}$, but not on the number of iterations $k$. Experiments confirm that our bound accurately predicts the convergence of Lanczos-FA. Moreover, we believe that our result provides strong theoretical justification for the excellent practical performance that has long by observed of the Lanczos method, both for approximating rational functions and functions like $\mathbf{A}^{-1/2}\mathbf{b}$ that are well approximated by rationals.
翻译:我们研究兰佐斯- 法的方法, 以接近对称矩阵函数的动作 $f( mathbf{A}A}) 方法 。 对于 $\ mathbf{A<unk> -1} 美元, 我们已知兰焦斯- 法在 $k美元迭代之后的错误与 Krylov 度子空间 $k$ 的最好近似差错相符, 当 $\ vec{A} 美元是肯定的时。 我们证明, 当 美元是包含 $\ mathbf{A} 美元 $ -1} 的矢量时, 美元是一个理性的函数, 也就是在矢量的矢量值上, 美元是一个多倍的近似系数。 另外, 我们认为, 美元是一个合理函数, 包括 $mallfb_ 美元\ 美元, 美元=A} A} 美元 。 近似地, 我们的理论推理法性计算结果, 和 朗索 - 美元- b 美 美 法 的原理性函数, 相同。</s>