We develop a new homotopy method for solving multiparameter eigenvalue problems (MEPs) called the fiber product homotopy method. For a $k$-parameter eigenvalue problem with matrices of sizes $n_1,\dots ,n_k = O(n)$, fiber product homotopy method requires deformation of $O(1)$ linear equations, while existing homotopy methods for MEPs require $O(n)$ nonlinear equations. We show that the fiber product homotopy method theoretically finds all eigenpairs of an MEP with probability one. It is especially well-suited for dimension-deficient singular MEPs, a weakness of all other existing methods, as the fiber product homotopy method is provably convergent with probability one for such problems as well, a fact borne out by numerical experiments. More generally, our numerical experiments indicate that the fiber product homotopy method significantly outperforms the standard Delta method in terms of accuracy, with consistent backward errors on the order of $10^{-16}$, even for dimension-deficient singular problems, and without any use of extended precision. In terms of speed, it significantly outperforms previous homotopy-based methods on all problems and outperforms the Delta method on larger problems, and is also highly parallelizable. We show that the fiber product MEP that we solve in the fiber product homotopy method, although mathematically equivalent to a standard MEP, is typically a much better conditioned problem.


翻译:我们开发了一种新的同质方法来解决多参数电子值问题(MEPs),称为纤维产品单质方法。对于一个以美元计的纤维产品同质方法,称为纤维产品单质方法。对于一个以美元=1,\dots,n_k=O(n)(n)(n)(n)(美元)为单位的尺寸矩阵,纤维产品单质方法需要变形为O(1)美元线性方程,而目前对MEP的现有同质方法需要以美元(n)(n)(非线性方程)。我们显示,纤维产品同质方法理论上发现MEP的所有异质方法都有概率。它特别适合以美元计值为单位的双质单价单价。对于尺寸不全的单价单一的MEPs(美元),所有其他现有方法的弱点都比较脆弱,因为纤维产品同质方法与概率的概率一致,而且由数字实验证明,纤维产品同质方法在准确性标准方程上大大超出标准方位方法,尽管在10 ⁇ -16美元的顺序上出现后差错误, 也大大超越了标准方位标准方程。

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