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¿Cuál es el límite superior del error de una multiplicación de la matriz

Cuando a y B son n x n superior triangular de matrices, en las entradas de C = AB se define de la siguiente manera:

$$ c_{ij} = \begin{cases} \sum _{k=i}^ja_{ik}b_{kj} & 1\leq i\leq j\leq n \\0 & 1\leq j\lt i\leq n \end{casos} $$

Para n = 2 muestran que $$ fl(AB) = \hat A \hat B $$ donde $$ \hat A = A + E_A\\\hat B = B + E_B $$ Se derivan de los límites para la $$||E_A||, ||E_B||$$ demostrando que son pequeños con relación a ||A|| y ||B||, respectivamente. En otras palabras, muestran que la calculada producto es el producto exacto de ligeramente perturbado a y B.

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Algebraic Pavel Puntos 11952

Espero una $2\times 2$ ejemplo será suficiente para empezar :-)

Desde $\mathrm{fl}(a+b)=(a+b)(1+\delta_+)$ $\mathrm{fl}(a\times b)=ab(1+\delta_{\times})$ para escalares $a$ $b$ donde $|\delta_+|\leq u$ $|\delta_{\times}|\leq u$ con la unidad de redondeo $u$, tenemos $$ \mathrm{fl}(AB)= \begin{bmatrix} a_{11}b_{11}(1+\delta_1) & (a_{11}b_{12}(1+\delta_2)+a_{12}b_{22}(1+\delta_3))(1+\delta_4) \\ 0 & a_{22}b_{22}(1+\delta_5) \end{bmatrix} $$ con $|\delta_i|\leq u$ ($i=1,\ldots,5$). Esto puede ser escrito como $\mathrm{fl}(AB)=\tilde{A}\tilde{B}$, donde $$ \tilde{A}=\begin{bmatrix} a_{11} & a_{12}(1+\delta_3)(1+\delta_4) \\ 0 & a_{22}(1+\delta_5)\end{bmatrix}, \quad \tilde{B}=\begin{bmatrix} b_{11}(1+\delta_1) & b_{12}(1+\delta_2)(1+\delta_4) \\ 0 & b_{22} \end{bmatrix}. $$

El siguiente se utiliza mucho en el error de redondeo de análisis: Vamos a $|\delta_i|\leq u$, $\sigma_i=\pm 1$ para $i=1,\ldots,n$ $nu<1$ (por supuesto, uno normalmente se supone que $nu$ es realmente mucho, mucho, mucho menor que 1). Entonces $$ \prod_{i=1}^n(1+\delta_i)^{\sigma_i}=1+\epsilon_n, $$ donde uno toma sólo el primer orden de aproximación: $$ |\epsilon_n|\leq nu+O(u^2), $$ o de una forma más precisa de la envolvente: $$ |\epsilon_n|\leq \frac{nu}{1-nu} \equiv \gamma_n. $$ La elección depende de las preferencias personales :-)

Utilizando la anterior tenemos que $\tilde{A}=A+E_A$, $\tilde{B}=B+E_B$ con global componente sabio límites $$ |E_A|\leq \gamma_2|A|, \quad |E_B|\leq \gamma_2|B|. $$ De esto ya se puede derivar de los límites de su norma. Desde el componente de sabios límites es bastante fácil de conseguir un enlace, por ejemplo, para el $\infty$norma: $$ \|E_A\|_{\infty} = \||E_A|\|_{\infty} \leq \gamma_2\|||\|_{\infty} = \gamma_2\|\|_{\infty}. $$ Si usted gusta de las otras normas, por ejemplo, el espectro de uno, usted puede simplemente utilizar la equivalencia de las relaciones de $\frac{1}{\sqrt{n}}\|A\|_{\infty}\leq\|A\|_2\leq\sqrt{n}\|A\|_{\infty}$. Tenga en cuenta que no será un factor adicional $n$ en los que resulta obligado, sin embargo: $$ \|E_A\|_2 \leq 2n^2u\|\|_2 + O(u^2). $$

Espero que esto ayude con el general de la $n\times n$ caso :-)

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