Consider the problem of solving systems of linear algebraic equations $Ax=b$ with a real symmetric positive definite matrix $A$ using the conjugate gradient (CG) method. To stop the algorithm at the appropriate moment, it is important to monitor the quality of the approximate solution. One of the most relevant quantities for measuring the quality of the approximate solution is the $A$-norm of the error. This quantity cannot be easily computed, however, it can be estimated. In this paper we discuss and analyze the behaviour of the Gauss-Radau upper bound on the $A$-norm of the error, based on viewing CG as a procedure for approximating a certain Riemann-Stieltjes integral. This upper bound depends on a prescribed underestimate $\mu$ to the smallest eigenvalue of $A$. We concentrate on explaining a phenomenon observed during computations showing that, in later CG iterations, the upper bound loses its accuracy, and is almost independent of $\mu$. We construct a model problem that is used to demonstrate and study the behaviour of the upper bound in dependence of $\mu$, and developed formulas that are helpful in understanding this behavior. We show that the above mentioned phenomenon is closely related to the convergence of the smallest Ritz value to the smallest eigenvalue of $A$. It occurs when the smallest Ritz value is a better approximation to the smallest eigenvalue than the prescribed underestimate $\mu$. We also suggest an adaptive strategy for improving the accuracy of the upper bounds in the previous iterations.


翻译:考虑解决线性代数方程式系统的问题, 美元Ax=b$, 以正数正数确定基数, 美元A$。 要在适当的时候停止算法, 就必须监测近似解决方案的质量。 测量近似解决方案质量的最相关数量之一是错误的A$- norm。 但是, 这个数量无法轻易计算 。 在本文中, 我们讨论和分析Gaus- Radau的行为, 以正数正数确定基数为正数的基数, 使用方数的正数基数为正数, 使用CG值为准数, 以大约的 Remann- Styeltjes 组合为准数。 这个上限取决于一个规定的低估值$至最小值为$的最小值。 在计算过程中, 我们用一个模型来显示和最小值的基值的精确值, 显示和最小值的精确值的精确值 。</s>

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