x

هدف البحث

بحث في العناوين

بحث في المحتوى

بحث في اسماء الكتب

بحث في اسماء المؤلفين

اختر القسم

القرآن الكريم
الفقه واصوله
العقائد الاسلامية
سيرة الرسول وآله
علم الرجال والحديث
الأخلاق والأدعية
اللغة العربية وعلومها
الأدب العربي
الأسرة والمجتمع
التاريخ
الجغرافية
الادارة والاقتصاد
القانون
الزراعة
علم الفيزياء
علم الكيمياء
علم الأحياء
الرياضيات
الهندسة المدنية
الأعلام
اللغة الأنكليزية

موافق

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

Chebyshev Iteration

المؤلف:  Ashby, S

المصدر:  "CHEBYCODE: A Fortran Implementation of Manteuffel,s Adaptive Chebyshev Algorithm." Tech. Rep. UIUCDCS-R-85-1203, University of Illinois, 1985.

الجزء والصفحة:  ...

30-11-2021

1075

Chebyshev Iteration

Chebyshev iteration is a method for solving nonsymmetric problems (Golub and van Loan 1996, §10.1.5; Varga, 1962, Ch. 5). Chebyshev iteration avoids the computation of inner products as is necessary for the other nonstationary methods. For some distributed memory architectures these inner products are a bottleneck with respect to efficiency. The price one pays for avoiding inner products is that the method requires enough knowledge about the spectrum of the coefficient matrix A that an ellipse enveloping the spectrum can be identified; this difficulty can be overcome, however, via an adaptive construction developed by Manteuffel (1977) and implemented by Ashby (1985). Chebyshev iteration is suitable for any nonsymmetric linear system for which the enveloping ellipse does not include the origin.

Chebyshev iteration is similar to the conjugate gradient method except that no inner products are computed. Scalars c and d must be selected so that they define a family of ellipses with common center d>0 and foci d+c and d-c which contain the ellipse that encloses the spectrum (or more generally, the field of values) of A and for which the rate r of convergence is minimal:

 r=(a+sqrt(a^2-c^2))/(dsqrt(d^2-c^2)),

where a is the length of the x-axis of the ellipse.

The pseudocode below assumes that the ellipse degenerates to the interval [lambda_(min),lambda_(max)], i.e., that all eigenvalues are real. For code including the adaptive determination of the iteration parameters c and d, see Ashby (1985).

The Chebyshev method has the advantage over the generalized minimal residual method (GMRES) that only short recurrences are used. On the other hand, GMRES is guaranteed to generate the smallest residual over the current search space. The biconjugate gradient method (BCG), which also uses short recurrences, does not minimize the residual in a suitable norm. However, unlike Chebyshev iteration, they do not require estimation of parameters (the spectrum of A). Finally, GMRES and BCG may be more effective in practice, because of superlinear convergence behavior, which cannot be expected for Chebyshev iteration.

For symmetric positive definite systems the ellipse enveloping the spectrum degenerates to the interval [lambda_(min),lambda_(max)] on the positive x-axis, where [lambda_(min) and lambda_(max)] are the smallest and largest eigenvalues of M^(-1)A, where M is a preconditioner. In circumstances where the computation of inner products is a bottleneck, it may be advantageous to start with the conjugate gradient method, compute estimates of the extremal eigenvalues from the CG coefficients, and then after sufficient convergence of these approximations switch to Chebyshev iteration. A similar strategy may be adopted for a switch from GMRES or BCG methods to Chebyshev iteration.

In the symmetric case (where A and the preconditioner M are both symmetric), Chebyshev iteration has the same upper bound as the conjugate gradient method provided that c and d are computed from lambda_(min) and lambda_(max).

There is a severe penalty for overestimating or underestimating the field of values. For example, if in the symmetric case lambda_(max) is underestimated, then the method may diverge; if it is overestimated, then the convergence may be very slow. Similar statements can be made for the nonsymmetric case. This implies that one needs fairly accurate bounds on the spectrum of M^(-1)A for the method to be effective (in comparison with the conjugate gradient method or generalized minimal residual method).

In Chebyshev iteration the iteration parameters are known as soon as one knows the ellipse containing the eigenvalues (or rather, the field of values) of the operator. Therefore the computation of inner products, as is necessary in the generalized minimal residual method and conjugate gradient method, is avoided. This avoids the synchronization points required of conjugate gradient-type methods, so machines with hierarchical or distributed memory may achieve higher performance (it also suggests strong parallelization properties (Saad 1989, Dongarra et al. 1991). Specifically, as soon as one segment of w is computed, we may begin computing, in sequence, corresponding segments of px, and r.


REFERENCES:

Ashby, S. "CHEBYCODE: A Fortran Implementation of Manteuffel's Adaptive Chebyshev Algorithm." Tech. Rep. UIUCDCS-R-85-1203, University of Illinois, 1985.

Barrett, R.; Berry, M.; Chan, T. F.; Demmel, J.; Donato, J.; Dongarra, J.; Eijkhout, V.; Pozo, R.; Romine, C.; and van der Vorst, H. Templates for the Solution of Linear Systems: Building Blocks for Iterative Methods, 2nd ed. Philadelphia, PA: SIAM, 1994. http://www.netlib.org/linalg/html_templates/Templates.html.

Dongarra, J.; Duff, I.; Sorensen, D.; and van der Vorst, H. Solving Linear Systems on Vector and Shared Memory Computers. Philadelphia, PA: SIAM, 1991.

Golub, G. H. and van Loan, C. F. Matrix Computations, 3rd ed. Baltimore, MD: Johns Hopkins, 1996.

Manteuffel, T. "The Tchebychev Iteration for Nonsymmetric Linear Systems." Numer. Math. 28, 307-327, 1977.

Saad, Y. "Krylov Subspace Methods on Supercomputers." SIAM J. Sci. Statist. Comput. 10, 1200-1232, 1989.

Varga, R. Matrix Iterative Analysis. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1962.ش

 شعار المرجع الالكتروني للمعلوماتية




البريد الألكتروني :
info@almerja.com
الدعم الفني :
9647733339172+