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Erschienen in: Numerical Algorithms 4/2020

04.06.2019 | Original Paper

Computing the roots of sparse high–degree polynomials that arise from the study of random simplicial complexes

verfasst von: Rida T. Farouki, Jeffrey A. Strom

Erschienen in: Numerical Algorithms | Ausgabe 4/2020

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Abstract

The problem of computing the roots of a particular sequence of sparse polynomials pn(t) is considered. Each instance pn(t) incorporates only the n + 1 monomial terms \(t,t^{2},t^{4},\ldots ,t^{2^{n}}\) associated with the binomial coefficients of order n and alternating signs. It is shown that pn(t) has (in addition to the obvious roots t = 0 and 1) precisely n − 1 simple roots on the interval (0,1) with no roots greater than 1, and a recursion relating pn(t) and pn+ 1(t) is used to show that they possess interlaced roots. Closed–form expressions for the Bernstein coefficients of pn(t) on [0,1] are derived and employed to compute the roots in double–precision arithmetic. Despite the severe variation of the graph of pn(t), and tight clustering of roots near t = 1, it is shown that for n ≤ 10, the roots on (0,1) are remarkably well–conditioned and can be computed to high accuracy using both the power and Bernstein forms.

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Fußnoten
1
It is understood here that these sub–intervals are both mapped to [0, 1] through the transformations tt/τ and t → (tτ)/(1 − τ), respectively.
 
2
The authoritative compilation of summation formulas [10] contains no examples that include the summation index as an exponent within the binomial coefficients.
 
3
Note, however, that not all of these coefficients admit a finite binary representation, and small errors may be incurred in converting them to floating–point numbers.
 
Literatur
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Metadaten
Titel
Computing the roots of sparse high–degree polynomials that arise from the study of random simplicial complexes
verfasst von
Rida T. Farouki
Jeffrey A. Strom
Publikationsdatum
04.06.2019
Verlag
Springer US
Erschienen in
Numerical Algorithms / Ausgabe 4/2020
Print ISSN: 1017-1398
Elektronische ISSN: 1572-9265
DOI
https://doi.org/10.1007/s11075-019-00745-3

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