线性鞍点问题的结构预处理方法

来源 :中国科学院数学与系统科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhaijiayue
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
大型稀疏线性鞍点问题来源于科学与工程计算的许多领域.预处理Krylov子空间方法是求解这类具有特殊结构线性方程组的基本方法之一.因此,针对鞍点问题的具体结构和特殊性质设计可行且高效的预处理子具有重要的理论意义和很高的实用价值.   由于鞍点问题的系数矩阵常常具有不定性和非对角占优性,使得一些传统的代数预处理子的预处理效果难以保证.本文针对鞍点问题的结构和特点,分别设计了用于加速GMRES方法的参数化Uzawa(PU)预处理子和用于加速MINRES方法的块对称Gauss-Seidel型(BSGS)以及修正的块对称Gauss-Seidel型(MBSGS)能量预处理子.PU预处理子在选取给定范围内的参数时,可将预处理后矩阵的全部特征值聚集在(0,2)区间内,且使相当数目的特征值聚集于一点.对于这种预处理子,我们给出了两种优化预处理的策略.相应的最优参数都在确保特征值最小值不小于某一常数的意义下,使得该策略的目标区间长度达到极小.策略A的目标区间是特征值分布区间中长度最大的子区间,而策略B的目标区间则是完整的特征值分布区间.为MINRES方法设计的BSGS与MBSGS能量预处理子具有正定性质.其中BSGS预处理子可使预处理后矩阵的所有正特征值聚集于一点,而负特征值则聚集于一个小区间内.MBSGS预处理子与BSGS的差别是,正特征值不再聚集于一点,但是同负特征值一样,可以聚集于小区间内.我们可以通过适当地调节参数,来控制这些特征值的分布.MBSGS预处理子虽然在特征值聚集性上略差于BSGS预处理子,但它的优势在于,在求解广义残量方程时,只需对系数矩阵为近似矩阵的线性子问题进行求解.这样就大大增加了算法的实用性.我们对这些预处理子不仅进行了理论分析,而且还做了数值实验.结果表明,我们所设计的这两类预处理子有很好的计算效果,相应得到的预处理Krylov子空间方法可行且高效.   在本文中,我们还针对具有分块2×2结构的对称正定线性方程组设计了实用的约束预处理子.它是一类基于系数矩阵的块分解以及对相应的子矩阵进行逼近所得到的结构化预处理子.按照不同的逼近方法,我们设计了两类实用的约束预处理子,分别称为BJ型和BSGS型约束预处理子,并给出了相应的约束预处理CG算法.这两类预处理子和其对应的预处理CG算法在理论和数值方面都显示出了有效性.
其他文献
本文首先研究分数阶耗散型方程的Cauchy问题:{ut+(-△)αu=F(u),(t,x)∈R+×Rn,u(0,x)=φ(x),x∈Rn.   许多经典偏微分方程是其特例,如:   (1)半线性分数阶耗散型方程ut+
学位
切换系统在过去几十年中吸引了系统工程师、计算机和数学家们的广泛关注,它是若干个由一组微分方程或差分方程所描述的子系统以及一个切换信号组成,并根据设计的切换策略在子系
请下载后查看,本文暂不支持在线获取查看简介。 Please download to view, this article does not support online access to view profile.
期刊
本论文针对滑坡预报中存在的两个关键问题展开了研究,一、如何有效地剔除影响滑坡预报准确度的虚假噪声;二、如何根据各个预测模型的预测结果整合出一条综合信息。在研究过程中
在后基因组时代,对于蛋白质功能位点和相互作用位点的预测是一个重要的研究课题。这些位点的识别对于认识蛋白质功能机制有着重大的意义。 我们设计并实现了基于分层随机语
时代的发展伴随着教育的不断创新,特别是在当前时代背景下,不同的教育体系与模式让我们教育体现出丰富性与多样性.以高职教育为例,作为职业教育的一种,高职教育的理念已经由
随着教育研究的不断深入,人们逐渐发现情感与英语教学有着密切的联系.学生的情感对于学习的效率有着重要的影响.而英语是最多国家使用的一种官方语言,它也是世界上最广泛的第
随着信息安全技术的发展,基于角色的访问控制技术已经成为访问控制领域的研究热点,并且在很多企业级系统安全需求方面显示了极大的优势。研究人员已经提出若干基于角色的访问控
有限元方法是求解偏微分方程的一种十分有效的数值方法,其基本思路是,首先将偏微分方程定解问题转化为与之等价的变分问题,再用有限维空间来逼近变分问题的无穷维空间,然后在有限
课堂不仅是学生成长的地方,也是教师发展的园地.审视课堂“民主”,我们不难发现许多教师会这样:上《梦》的说话作文,让孩子说说自己的“梦”.曾经一个男孩怯生生地说:“每当