المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
النقل البحري
2024-11-06
النظام الإقليمي العربي
2024-11-06
تربية الماشية في جمهورية كوريا الشعبية الديمقراطية
2024-11-06
تقييم الموارد المائية في الوطن العربي
2024-11-06
تقسيم الامطار في الوطن العربي
2024-11-06
تربية الماشية في الهند
2024-11-06


Conjugate Gradient Method on the Normal Equations  
  
1341   07:00 مساءً   date: 30-11-2021
Author : Barrett, R.; Berry, M.; Chan, T. F.; Demmel, J.; Donato, J.; Dongarra, J.; Eijkhout, V.; Pozo, R.; Romine, C.; and van der Vorst, H
Book or Source : Templates for the Solution of Linear Systems: Building Blocks for Iterative Methods, 2nd ed. Philadelphia, PA: SIAM, 1994....
Page and Part : ...


Read More
Date: 11-9-2021 824
Date: 29-8-2021 1063
Date: 29-9-2021 1181

Conjugate Gradient Method on the Normal Equations

The conjugate gradient method can be applied on the normal equations. The CGNE and CGNR methods are variants of this approach that are the simplest methods for nonsymmetric or indefinite systems. Since other methods for such systems are in general rather more complicated than the conjugate gradient method, transforming the system to a symmetric definite one and then applying the conjugate gradient method is attractive for its coding simplicity.

CGNE solves the system

 (AA^(T))y=b

(1)

for y and then computes the solution

 x=A^(T)y.

(2)

CGNR solves

 (A^(T)A)x=b^~

(3)

for the solution vector x, where

 b^~=A^(T)b.

(4)

If a system of linear equations Ax=b has a nonsymmetric, possibly indefinite (but nonsingular) coefficient matrix, one obvious attempt at a solution is to apply the conjugate gradient method to a related symmetric positive definite system A^(T)Ax=A^(T)b. While this approach is easy to understand and code, the convergence speed of the conjugate gradient method now depends on the square of the condition number of the original coefficient matrix. Thus the rate of convergence of the conjugate gradient procedure on the normal equations may be slow.

Several proposals have been made to improve the numerical stability of this method. The best known is by Paige and Saunders (1982) and is based upon applying the Lanczos method to the auxiliary system

 [I A; A^T 0][r; x]=[b; 0].

(5)

A clever execution of this scheme delivers the factors L and U of the LU decomposition of the tridiagonal matrix that would have been computed by carrying out the Lanczos procedure with A^(T)A.

Another means for improving the numerical stability of this normal equations approach is suggested by Björck and Elfving (1979). The observation that the matrix A^(T)A is used in the construction of the iteration coefficients through an inner product like (p,A^(T)Ap) leads to the suggestion that such an inner product be replaced by (Ap,Ap).


REFERENCES:

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.

Björck, A. and Elfving, T. "Accelerated Projection Methods for Computing Pseudo-Inverse Solutions of Systems in Linear Equations." BIT 19, 145-163, 1979.

Paige, C. and Saunders, M. "LSQR: An Algorithm for Sparse Linear Equations and Sparse Least Squares." ACM Trans. Math. Soft. 8, 43-71, 1982.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.