In this study, a novel preconditioner based on the absolute-value block $\alpha$-circulant matrix approximation is developed, specifically designed for nonsymmetric dense block lower triangular Toeplitz (BLTT) systems that emerge from the numerical discretization of evolutionary equations. Our preconditioner is constructed by taking an absolute-value of a block $\alpha$-circulant matrix approximation to the BLTT matrix. To apply our preconditioner, the original BLTT linear system is converted into a symmetric form by applying a time-reversing permutation transformation. Then, with our preconditioner, the preconditioned minimal residual method (MINRES) solver is employed to solve the symmetrized linear system. With properly chosen $\alpha$, the eigenvalues of the preconditioned matrix are proven to be clustered around $\pm1$ without any significant outliers. With the clustered spectrum, we show that the preconditioned MINRES solver for the preconditioned system has a convergence rate independent of system size. To the best of our knowledge, this is the first preconditioned MINRES method with size-independent convergence rate for the dense BLTT system. The efficacy of the proposed preconditioner is corroborated by our numerical experiments, which reveal that it attains optimal convergence.


翻译:本研究提出了一种基于绝对值块$\alpha$-循环矩阵近似的新型预处理器,专门针对演化方程数值离散中出现的非对称稠密块下三角Toeplitz(BLTT)系统而设计。该预处理器通过对BLTT矩阵的块$\alpha$-循环矩阵近似取绝对值构造而成。为应用该预处理器,原始BLTT线性系统通过时间反向置换变换转化为对称形式。随后,利用所提预处理器,采用预处理最小残差法(MINRES)求解器求解对称化后的线性系统。通过恰当选取$\alpha$,证明预处理后矩阵的特征值聚集在$\pm1$附近且无显著离群点。基于聚集谱特性,我们证明了预处理系统的最小残差法求解器的收敛速度与系统规模无关。据我们所知,这是首个针对稠密BLTT系统具有规模无关收敛速度的预处理MINRES方法。数值实验验证了所提预处理器的有效性,结果表明其达到了最优收敛性。

0
下载
关闭预览

相关内容

IJCAI2022《对抗序列决策》教程,164页ppt
专知会员服务
47+阅读 · 2022年7月27日
【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
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12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
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15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
13+阅读 · 2017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
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
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+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 · 2024年2月8日
Arxiv
0+阅读 · 2024年2月7日
Arxiv
69+阅读 · 2022年9月7日
VIP会员
最新内容
基于博弈论的陆军人机协同(长文报告)
专知会员服务
1+阅读 · 今天1:54
美国陆军航空兵:以愿景引领转型
专知会员服务
1+阅读 · 今天1:38
《多域战场上反制小型无人机系统》150页
专知会员服务
14+阅读 · 6月11日
战场人工智能:增强陆地作战能力的发现与要求
以人工智能为中心的指挥控制
专知会员服务
4+阅读 · 6月11日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15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
13+阅读 · 2017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
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
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+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