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矩阵扩充问题又称子矩阵约束下矩阵方程问题,不同的矩阵方程(组)、不同的矩阵约束、不同的子矩阵约束等得到不同的矩阵扩充问题,在结构设计、动力模型修正、振动理论等众多领域有重要应用,其研究已成为计算数学很热门的课题之一,至今已取得很多研究成果。本文主要研究了以下问题:
1.给定矩阵A∈Rm×n,B∈Rm×n,X(p1:p2,q1:q2)=X,p2-p1+1=p,q2-q1+1=q,求X∈S,使得AX=B。
2.给定A∈Rm×n,B∈Rn×l,C∈Rm×l,X(p1:p2,q1:q2)=X,p2-p1+1=p,q2-q1+1=q,求X∈S,使得AXB=C。
3.给定A∈RM1×n,B∈Rn×l,C1∈Rm1×l,A2∈Rm2×n,B2∈Rn×l,C2∈Rm2×l,X(p1:p2,q1:q2)=(X),p2-p1+1=p,q2-q1+1=q,求X∈S,使得A1XB1=C1A2XB2=C2°。
4.设问题Ⅰ或Ⅱ或Ⅲ相容,且其解集为SE,给定X0∈S,求(X)∈SE,使得‖(X)-X0‖=minX∈SE‖X-X0‖。其中‖-‖为Frobenius范数,S为满足某种约束条件的矩阵集合。
本文的主要工作如下:1.当S为自反矩阵、反自反矩阵、反对称次对称矩阵、双反对称矩阵、对称正交对称矩阵、对称正交反对称矩阵时,本文利用广义共轭梯度法的思想构造了相应的迭代算法。2.证明了相应算法的有限步终止性,即对任意初始矩阵,在没有舍入误差的情况下,当矩阵方程(组)相容时,经过有限步迭代得到矩阵方程(组)的解:当矩阵方程(组)不相容时,经过有限步迭代得到矩阵方程(组)的最小二乘解。3.若取特殊的初始矩阵,经过有限步迭代得到问题的极小范数解,从而解决了相应最佳逼近问题的迭代求解。最后进行了数值实验验证了结果的正确性。