Linear systems with a tensor product structure arise naturally when considering the discretization of Laplace type differential equations or, more generally, multidimensional operators with separable coefficients. In this work, we focus on the numerical solution of linear systems of the form $$ \left(I\otimes \dots\otimes I \otimes A_1+\dots + A_d\otimes I \otimes\dots \otimes I\right)x=b,$$ where the matrices $A_t\in\mathbb R^{n\times n}$ are symmetric positive definite and belong to the class of hierarchically semiseparable matrices. We propose and analyze a nested divide-and-conquer scheme, based on the technology of low-rank updates, that attains the quasi-optimal computational cost $\mathcal O(n^d (\log(n) + \log(\kappa)^2 + \log(\kappa) \log(\epsilon^{-1})))$ where $\kappa$ is the condition number of the linear system, and $\epsilon$ the target accuracy. Our theoretical analysis highlights the role of inexactness in the nested calls of our algorithm and provides worst case estimates for the amplification of the residual norm. The performances are validated on 2D and 3D case studies.


翻译:---- 一种带正定分层半可分系数的张量Sylvester方程嵌套分治算法 Translated abstract: 本文主要研究形如$$ \left(I\otimes \dots\otimes I \otimes A_1+\dots + A_d\otimes I \otimes\dots \otimes I\right)x=b$$ 的线性系统的数值解,其中矩阵$A_t \in \mathbb{R}^{n\times n}$对称正定且属于分层半可分矩阵类。我们提出并分析了一种基于低秩更新技术的嵌套分治方案,实现了几乎最优的计算复杂度$\mathcal{O}(n^d(\log(n)+\log(\kappa)^2+\log(\kappa)\log(\epsilon^{-1})))$,其中$\kappa$是线性系统的条件数,$\epsilon$为目标精度,这个估计考虑到了算法递归调用的不精确性。实例分别在二维和三维上验证了算法性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
71+阅读 · 2022年6月28日
【硬核书】矩阵代数基础,248页pdf
专知会员服务
81+阅读 · 2021年12月9日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月14日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月14日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月11日
VIP会员
相关资讯
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员