Méthode du gradient pour systèmes linéaires symétriques définis positifs

Telechargé par Vincent BAUDUIN
nNn
Rn,·i
k·k
AS++
n(R)bRn
Rnx
Ax=b.
A
Ψ : Rn×RnR; (x,y)7→txAy
aRn
A
Ψ : (x,y)7→ hx|a(y)i,
Ψ
Rn
a
a
BRn(u1, ...un)
a
xRn
Ψ(x,x) =
n
X
i=1
λix0
i
2,
x0
iiexBi= 1, ..., n
x h Rn
Φ(x+h) =1
2kx+hk2
A− hb,x+hi
=1
2kxk2
A+hx,hiA+1
2khk2
A− hb,xi−hb,hi
=Φ(x) + hAxb, hi+1
2khk2
A
=Φ(x) + hAxb, hi+o
h0(khk).
k · k | · kA
Rn
xRn
Φ(x)Φ(¯
x) = kx¯
xkA.
xRnΦ(x)Φ(¯
x)0
x=¯x Φ¯x
xRnΦ(x) = AxbΦ(x)¯x
Φ(a)a
Φa
f
k∇Φ(a)k2
k∇Φ(a)k2
A
f αkf f0(αk) = h∇Φ(xk+
αkΦ(xk),Φ(xk)i,
h∇Φ(xk+1),Φ(xk)i= 0.
(xk,xk+1)xk+1
ΦΦ(xk)
xk+1
Φk·kA
¯x
xk
xk+1
xk+2
¯x
Φ(xk+1)
xRn
kxk4
kxk2
A1kxk2
A
4λMλm
(λM+λm)2.
xRn
kxk4
kxk2
A1kxk2
A
4λMλm
(λM+λm)2.
xB1k·k |·|
1 = kxk=kMM1Xk ≤ |M| kM1Xk≤|M|||M1|,
cond(M)1
xRn2 (u1, ...un)
kAxk2=
n
X
i=1
x0
iAui
2
=
n
X
i=1
x0
iλiui
2
=
n
X
i=1
λ2
ix0
i
2λ2
M
n
X
i=1
x0
i
2=λ2
Mkxk2.
λM|A| ≤ λM
X u (u1, ...un)
λM
kAuk=kλMuk=|λM|=λM.
|A| ≥ λM
|A|=λM
A1 t(A1)=(tA)1=A1
A
A1A
|A1|= max 1
λ1
, ..., 1
λn=1
λm
,
AR
+x7→ 1
x
S++
n(R)S++
n(R)
k·kA1k·kA
S++
n(R)S++
n(R)
k·kA1k·kA
cond(A) = λM
λm
kNgk=Φ(xk)
pN,·i
kxp+1 ¯xk2
A=hA(xp+1 ¯x),xp+1 xpi+hA(xp+1 ¯x),xp¯xi
hA(xp+1 ¯x),xp+1 xpi=αphrp+1|rpi= 0
A
kxp+1 ¯xk2
A=hA(xp+1 xp),xp¯xi+hA(xp¯x),xp¯xi
=hxp+1 xp, A(xp¯x)i+kxp¯xk2
A
=αphrp,rpi+kxp¯xk2
A
=krpk4
krpk2
A
+kxp¯xk2
A.
kxk+1 ¯
xk2
A
kxp¯
xk2
A
= 1 krkk4
kxp¯
xk2
Akrkk2
A
kxp¯xk2
A=hA(xp¯x),xp¯xi=hA(xp¯x), A1A(xp¯x)i=krpk2
A1,
kxp+1 ¯
xk2
A
kxp¯
xk2
A
= 1 krpk4
krpk2
A1krpk2
A
.
1krpk4
krpk2
Akrpk2
A114λMλm
(λM+λm)2=(λMλm)2
(λM+λm)2,
kxp+1 ¯
xk2
A
kxp¯
xk2
A
cond(A)1
cond(A)+12
.
nN,kxn+1 ¯
xkAcond(A)1
cond(A)+1k
kx0¯
xkA.
xRn
λmkxk2≤ kxkAλMkxk,
kxn+1 ¯
xk ≤ rλM
λmcond(A)1
cond(A)+1k
kx0¯
xk.
kxp+1 ¯xkAλMλm
λM+λmkxp¯xkA.
1
(xk)kN
n= 2
λ1λ2AΦ
¯x
λ2> λ1
λ2
λ1
1
λ1
1
λ2
xk
k∇Φ(xk)kε
kxk¯xkAε.
(xk)kN
1kNxk6=xk+1
¯x
(xk)kN
k2
xk=¯x xk16=xkxk26=xk1
xk1¯x Φ(xk1)
A(xk1¯x)A(xk1¯x)A(xk2¯x)
0 = hxk1¯x, A(xk2¯x)i=hA(xk1¯x),xk2¯xi.
0 = hxk1¯x,xk2¯xi=hxk1¯x,xk2xk1+ (xk1¯x)i
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