Let $M$ be an arbitrary $n$ by $n$ matrix of rank $n-k$. We study the condition number of $M$ plus a \emph{low-rank} perturbation $UV^T$ where $U, V$ are $n$ by $k$ random Gaussian matrices. Under some necessary assumptions, it is shown that $M+UV^T$ is unlikely to have a large condition number. The main advantages of this kind of perturbation over the well-studied dense Gaussian perturbation, where every entry is independently perturbed, is the $O(nk)$ cost to store $U,V$ and the $O(nk)$ increase in time complexity for performing the matrix-vector multiplication $(M+UV^T)x$. This improves the $\Omega(n^2)$ space and time complexity increase required by a dense perturbation, which is especially burdensome if $M$ is originally sparse. Our results also extend to the case where $U$ and $V$ have rank larger than $k$ and to symmetric and complex settings. We also give an application to linear systems solving and perform some numerical experiments. Lastly, barriers in applying low-rank noise to other problems studied in the smoothed analysis framework are discussed.


翻译:让美元成为任意的美元美元。 我们研究的是美元的条件数, 加上美元和美元, 美元是美元, 美元是美元, 美元是美元, 美元是美元, 美元是美元, 美元是美元, 美元是美元, 随机高斯基质, 美元是美元。 根据一些必要的假设, 美元+UV 美元不可能有一个很大的条件数字。 这种对研究周密的密集高山渗透的主要好处是, 这种干扰对于每个入口都是独立渗透的密集高山入侵。 我们的结果也延伸到一个案例, 美元和美元储存美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 执行矩阵- 倍增量 $( M+UV)x 。 根据一些必要的假设, 美元, 美元不可能有一个很大的条件数字。 密集的渗透需要增加空间和时间的复杂性增加, 美元, 如果美元最初是稀薄的, 则特别麻烦。 我们的结果也延伸到一个案例, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元和美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元,

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