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Erschienen in: BIT Numerical Mathematics 1/2014

01.03.2014

Fast computation of eigenvalues of companion, comrade, and related matrices

verfasst von: Jared L. Aurentz, Raf Vandebril, David S. Watkins

Erschienen in: BIT Numerical Mathematics | Ausgabe 1/2014

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Abstract

The class of eigenvalue problems for upper Hessenberg matrices of banded-plus-spike form includes companion and comrade matrices as special cases. For this class of matrices a factored form is developed in which the matrix is represented as a product of essentially 2×2 matrices and a banded upper-triangular matrix. A non-unitary analogue of Francis’s implicitly-shifted QR algorithm that preserves the factored form and consequently computes the eigenvalues in O(n 2) time and O(n) space is developed. Inexpensive a posteriori tests for stability and accuracy are performed as part of the algorithm. The results of numerical experiments are mixed but promising in certain areas. The single-shift version of the code applied to companion matrices is much faster than the nearest competitor.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Aurentz, J.L., Vandebril, R., Watkins, D.S.: Fast computation of the zeros of a polynomial via factorization of the companion matrix. SIAM J. Sci. Comput. 35, A255–A269 (2013) CrossRefMATHMathSciNet Aurentz, J.L., Vandebril, R., Watkins, D.S.: Fast computation of the zeros of a polynomial via factorization of the companion matrix. SIAM J. Sci. Comput. 35, A255–A269 (2013) CrossRefMATHMathSciNet
2.
Zurück zum Zitat Barnett, S.: Polynomials and Linear Control Systems. Dekker, New York (1983) MATH Barnett, S.: Polynomials and Linear Control Systems. Dekker, New York (1983) MATH
3.
Zurück zum Zitat Bini, D.A., Eidelman, Y., Gemignani, L., Gohberg, I.: Fast QR eigenvalue algorithms for Hessenberg matrices which are rank-one perturbations of unitary matrices. SIAM J. Matrix Anal. Appl. 29, 566–585 (2007) CrossRefMathSciNet Bini, D.A., Eidelman, Y., Gemignani, L., Gohberg, I.: Fast QR eigenvalue algorithms for Hessenberg matrices which are rank-one perturbations of unitary matrices. SIAM J. Matrix Anal. Appl. 29, 566–585 (2007) CrossRefMathSciNet
4.
Zurück zum Zitat Bini, D.A., Boito, P., Eidelman, Y., Gemignani, L., Gohberg, I.: A fast implicit QR algorithm for companion matrices. Linear Algebra Appl. 432, 2006–2031 (2010) CrossRefMATHMathSciNet Bini, D.A., Boito, P., Eidelman, Y., Gemignani, L., Gohberg, I.: A fast implicit QR algorithm for companion matrices. Linear Algebra Appl. 432, 2006–2031 (2010) CrossRefMATHMathSciNet
5.
6.
Zurück zum Zitat Chandrasekaran, S., Gu, M., Xia, J., Zhu, J.: A fast QR algorithm for companion matrices. Oper. Theory, Adv. Appl. 179, 111–143 (2007) CrossRefMathSciNet Chandrasekaran, S., Gu, M., Xia, J., Zhu, J.: A fast QR algorithm for companion matrices. Oper. Theory, Adv. Appl. 179, 111–143 (2007) CrossRefMathSciNet
7.
Zurück zum Zitat Eidelman, Y., Gemignani, L., Gohberg, I.: Efficient eigenvalue computation for quasiseparable Hermitian matrices under low rank perturbation. Numer. Algorithms 47, 253–273 (2008) CrossRefMATHMathSciNet Eidelman, Y., Gemignani, L., Gohberg, I.: Efficient eigenvalue computation for quasiseparable Hermitian matrices under low rank perturbation. Numer. Algorithms 47, 253–273 (2008) CrossRefMATHMathSciNet
8.
13.
Zurück zum Zitat Van Barel, M., Vandebril, R., Van Dooren, P., Frederix, K.: Implicit double shift QR-algorithm for companion matrices. Numer. Math. 116, 177–212 (2010) CrossRefMATHMathSciNet Van Barel, M., Vandebril, R., Van Dooren, P., Frederix, K.: Implicit double shift QR-algorithm for companion matrices. Numer. Math. 116, 177–212 (2010) CrossRefMATHMathSciNet
14.
Zurück zum Zitat Vandebril, R., Del Corso, G.M.: An implicit multishift QR-algorithm for Hermitian plus low rank matrices. SIAM J. Sci. Comput. 32, 2190–2212 (2010) CrossRefMATHMathSciNet Vandebril, R., Del Corso, G.M.: An implicit multishift QR-algorithm for Hermitian plus low rank matrices. SIAM J. Sci. Comput. 32, 2190–2212 (2010) CrossRefMATHMathSciNet
15.
Zurück zum Zitat Vandebril, R., Van Barel, M., Mastronardi, N.: Matrix Computations and Semiseparable Matrices, Vol. II: Eigenvalue and Singular Value Methods. Johns Hopkins University Press, Baltimore (2008) Vandebril, R., Van Barel, M., Mastronardi, N.: Matrix Computations and Semiseparable Matrices, Vol. II: Eigenvalue and Singular Value Methods. Johns Hopkins University Press, Baltimore (2008)
16.
Zurück zum Zitat Watkins, D.S.: The Matrix Eigenvalue Problem: GR and Krylov Subspace Methods. SIAM, Philadelphia (2007) CrossRef Watkins, D.S.: The Matrix Eigenvalue Problem: GR and Krylov Subspace Methods. SIAM, Philadelphia (2007) CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Watkins, D.S.: Fundamentals of Matrix Computations, 3rd edn. Wiley, New York (2010) MATH Watkins, D.S.: Fundamentals of Matrix Computations, 3rd edn. Wiley, New York (2010) MATH
19.
Zurück zum Zitat Zhlobich, P.: Differential qd algorithm with shifts for rank-structured matrices. SIAM J. Matrix Anal. Appl. 33, 1153–1171 (2012) CrossRefMATHMathSciNet Zhlobich, P.: Differential qd algorithm with shifts for rank-structured matrices. SIAM J. Matrix Anal. Appl. 33, 1153–1171 (2012) CrossRefMATHMathSciNet
Metadaten
Titel
Fast computation of eigenvalues of companion, comrade, and related matrices
verfasst von
Jared L. Aurentz
Raf Vandebril
David S. Watkins
Publikationsdatum
01.03.2014
Verlag
Springer Netherlands
Erschienen in
BIT Numerical Mathematics / Ausgabe 1/2014
Print ISSN: 0006-3835
Elektronische ISSN: 1572-9125
DOI
https://doi.org/10.1007/s10543-013-0449-x

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