It is well known that matrices with low Hessenberg-structured displacement rank enjoy fast algorithms for certain matrix factorizations. We show how $n\times n$ principal finite sections of the Gram matrix for the orthogonal polynomial measure modification problem has such a displacement structure, unlocking a collection of fast algorithms for computing connection coefficients (as the upper-triangular Cholesky factor) between a known orthogonal polynomial family and the modified family. In general, the ${\cal O}(n^3)$ complexity is reduced to ${\cal O}(n^2)$, and if the symmetric Gram matrix has upper and lower bandwidth b, then the ${\cal O}(b^2n)$ complexity for a banded Cholesky factorization is reduced to ${\cal O}(b n)$. In the case of modified Chebyshev polynomials, we show that the Gram matrix is a symmetric Toeplitz-plus-Hankel matrix, and if the modified Chebyshev moments decay algebraically, then a hierarchical off-diagonal low-rank structure is observed in the Gram matrix, enabling a further reduction in the complexity of an approximate Cholesky factorization powered by randomized numerical linear algebra.


翻译:众所周知,具有低海森伯格结构位移秩的矩阵在特定矩阵分解方面享有快速算法。我们证明了正交多项式测度修正问题中格拉姆矩阵的$n\times n$主有限截断具有此类位移结构,从而解锁了一组用于计算已知正交多项式族与修正族之间连接系数(作为上三角Cholesky因子)的快速算法。一般而言,计算复杂度从${\cal O}(n^3)$降低至${\cal O}(n^2)$;若对称格拉姆矩阵具有上下带宽$b$,则带状Cholesky分解的${\cal O}(b^2n)$复杂度可进一步降至${\cal O}(b n)$。对于修正切比雪夫多项式的情形,我们证明其格拉姆矩阵为对称Toeplitz-plus-Hankel矩阵,且当修正切比雪夫矩呈代数衰减时,格拉姆矩阵中会呈现层次化的非对角低秩结构,从而借助随机数值线性代数方法实现近似Cholesky分解复杂度的进一步降低。

1
下载
关闭预览

相关内容

FAST:Conference on File and Storage Technologies。 Explanation:文件和存储技术会议。 Publisher:USENIX。 SIT:http://dblp.uni-trier.de/db/conf/fast/
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
知识图谱最新研究综述
深度学习自然语言处理
45+阅读 · 2020年6月14日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5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
2+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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+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 · 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
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
69+阅读 · 2022年9月7日
Arxiv
16+阅读 · 2022年5月17日
Arxiv
18+阅读 · 2021年3月16日
Recent advances in deep learning theory
Arxiv
52+阅读 · 2020年12月20日
A survey on deep hashing for image retrieval
Arxiv
15+阅读 · 2020年6月10日
dynnode2vec: Scalable Dynamic Network Embedding
Arxiv
15+阅读 · 2018年12月6日
VIP会员
最新内容
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
2+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
3+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
3+阅读 · 6月22日
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
7+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
5+阅读 · 6月21日
相关资讯
知识图谱最新研究综述
深度学习自然语言处理
45+阅读 · 2020年6月14日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5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
相关论文
Arxiv
69+阅读 · 2022年9月7日
Arxiv
16+阅读 · 2022年5月17日
Arxiv
18+阅读 · 2021年3月16日
Recent advances in deep learning theory
Arxiv
52+阅读 · 2020年12月20日
A survey on deep hashing for image retrieval
Arxiv
15+阅读 · 2020年6月10日
dynnode2vec: Scalable Dynamic Network Embedding
Arxiv
15+阅读 · 2018年12月6日
相关基金
国家自然科学基金
2+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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+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 · 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
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员