The numerical solution of singular eigenvalue problems is complicated by the fact that small perturbations of the coefficients may have an arbitrarily bad effect on eigenvalue accuracy. However, it has been known for a long time that such perturbations are exceptional and standard eigenvalue solvers, such as the QZ algorithm, tend to yield good accuracy despite the inevitable presence of roundoff error. Recently, Lotz and Noferini quantified this phenomenon by introducing the concept of $\delta$-weak eigenvalue condition numbers. In this work, we consider singular quadratic eigenvalue problems and two popular linearizations. Our results show that a correctly chosen linearization increases $\delta$-weak eigenvalue condition numbers only marginally, justifying the use of these linearizations in numerical solvers also in the singular case. We propose a very simple but often effective algorithm for computing well-conditioned eigenvalues of a singular quadratic eigenvalue problems by adding small random perturbations to the coefficients. We prove that the eigenvalue condition number is, with high probability, a reliable criterion for detecting and excluding spurious eigenvalues created from the singular part.


翻译:单电子元值问题的数字解决方案由于下列事实而变得复杂:系数的小扰动可能对二元值准确性产生任意的坏影响。然而,长期以来人们都知道,这种扰动是例外的,标准的二元值解算器,如 ⁇ 算法,尽管必然会出现回合错误,却往往能产生良好的准确性。最近,Lotz和Noferini通过引入 $\delta$-weak egen值条件数字来量化这一现象。在这项工作中,我们考虑到单二次二次偏差的二元值问题和两种受欢迎的线性化。我们的结果显示,正确选择的线性化只会增加 $\delta$-weak egen值条件数字,只是微小的,在数字解算法中也有理由使用这些线性解算法。我们提出了一个非常简单但往往有效的算法,通过在系数中添加小的随机值来计算一个有良好条件的单二次二次二次元值问题。我们证明, igen值条件数字是从一个高概率的刺激性标准中产生。

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