This paper deals with the problem of numerically computing the roots of polynomials $p_k(x)$, $k=1,2,\ldots$, of degree $n=2^k-1$ recursively defined by $p_1(x)=x+1$, $p_k(x)=xp_{k-1}(x)^2+1$. An algorithm based on the Ehrlich-Aberth simultaneous iterations complemented by the Fast Multi-pole Method and the fast search of near neighbors of a set of complex numbers is provided. The algorithm, which relies on a specific strategy of selecting initial approximations, costs $O(n\log n)$ arithmetic operations per step. A Fortran 95 implementation is given and numerical experiments are carried out. Experimentally, it turns out that the number of iterations needed to arrive at numerical convergence is $O(\log n)$. This allows us to compute the roots of $p_k(x)$ up to degree $n=2^{24}-1$ in about 16 minutes on a laptop with 16 GB RAM, and up to degree $n=2^{28}-1$ in about 69 minutes on a machine with 256 GB RAM. The case of degree $n=2^{30}-1$ would require higher memory and higher precision to separate the roots. With a suitable adaptation of FMM to the limit of 256 GB RAM and by performing the computation in extended precision (i.e. with 10-byte floating point representation) we were able to compute all the roots in about two weeks of CPU time for $n=2^{30}-1$. From the experimental analysis, explicit asymptotic expressions of the real roots of $p_k(x)$ and an explicit expression of $\min_{i\ne j}|\xi_i^{(k)}-\xi_j^{(k)}|$ for the roots $\xi_i^{(k)}$ of $p_k(x)$ are deduced. The approach is effectively applied to general classes of polynomials defined by a doubling recurrence.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【干货书】线性代数概论:计算、应用和理论,435页pdf
专知会员服务
58+阅读 · 2023年1月30日
【2022新书】数据科学的实用线性代数,328页pdf
专知会员服务
135+阅读 · 2022年9月17日
专知会员服务
49+阅读 · 2021年6月2日
神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
71+阅读 · 2020年8月2日
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
143+阅读 · 2020年7月6日
【AAAI2023】基于序图的因果结构强化学习
专知
4+阅读 · 2022年11月25日
图节点嵌入(Node Embeddings)概述,9页pdf
专知
15+阅读 · 2020年8月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
条件概率和贝叶斯公式 - 图解概率 03
遇见数学
10+阅读 · 2018年6月5日
概率图模型体系:HMM、MEMM、CRF
机器学习研究会
30+阅读 · 2018年2月10日
CNN 反向传播算法推导
统计学习与视觉计算组
30+阅读 · 2017年12月29日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31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
0+阅读 · 2014年12月31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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月23日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月20日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月20日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月20日
VIP会员
相关资讯
【AAAI2023】基于序图的因果结构强化学习
专知
4+阅读 · 2022年11月25日
图节点嵌入(Node Embeddings)概述,9页pdf
专知
15+阅读 · 2020年8月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
条件概率和贝叶斯公式 - 图解概率 03
遇见数学
10+阅读 · 2018年6月5日
概率图模型体系:HMM、MEMM、CRF
机器学习研究会
30+阅读 · 2018年2月10日
CNN 反向传播算法推导
统计学习与视觉计算组
30+阅读 · 2017年12月29日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31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
0+阅读 · 2014年12月31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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员