10 votos

Determinación de sign(det(A)) para casi-singular matriz A

Motivación: la determinación de si un punto de $p$ está por encima o por debajo de un plano de $\pi$, el cual es definido por $d$ puntos, en una $d$-dimensiones del espacio, es equivalente a calcular el signo del determinante de una matriz de la forma

A = $\begin{pmatrix}p_{1}^{\left(1\right)} & p_{1}^{\left(2\right)} & \cdots & p_{1}^{\left(d\right)} & 1\\ p_{2}^{\left(1\right)} & p_{2}^{\left(2\right)} & \cdots & p_{2}^{\left(d\right)} & 1\\ \vdots & \vdots & \ddots & \vdots & \vdots\\ p_{d}^{\left(1\right)} & p_{d}^{\left(2\right)} & \cdots & p_{d}^{\left(d\right)} & 1\\ p^{\left(1\right)} & p^{\left(2\right)} & \cdots & p^{\left(d\right)} & 1 \end{pmatrix}$

Notas -

  1. Cuando digo signo, quiero decir, ya sea positiva, negativa o cero
  2. La entrada ${p_i}^j$ $j$coordenada (por ejemplo,, $x$, $y$ y $z$ al $d$=3) de la $i$'th punto en mi problema. La matriz es no una matriz de Vandermonde.

La matriz resultante se compone de los números de punto flotante. No tiene ninguna estructura especial, no es diagonalmente dominante, no es simétrica, y no tiene ninguna razón especial para ser positivo-semidefinite. Podría ser escasa, aunque.

Es, sin embargo, muchas veces casi singular.

Estoy interesado en el cómputo de las $\mbox{sign}(|A|)$, de una forma rápida y robusta.

Ya que esta es la Matemática-SE, estoy principalmente preguntando si hay alguna espectral de teoremas que permiten este cálculo sin explícitamente calcular el determinante. Por ejemplo, el Greshgorin Círculo Teorema podría ser muy útil si $A$ fue diagonalmente dominante. Alternativamente, cualquier turístico de la prueba para identificar algunos casos también sería útil.

0voto

Armadillo Jim Puntos 387

Si los puntos son casi coplanares (co-hyperplanar?), entonces el problema es mal condicionado. Ningún algoritmo que uso le dará un "robusto" respuesta en aritmética de punto flotante. Usted puede probar esto por ti mismo con casi colinear puntos en el plano.

Dicho esto, hay enfoques que son mejores que otros. Por ejemplo, la factorización QR utilizando la Cabeza de reflexiones ha atractivo de la estabilidad de las propiedades (y un bajo recuento de operación). Manteniendo la diagonal de R positivo y contando reflexiones, se puede determinar el signo del determinante. Véase, por ejemplo, la Wackypedia artículo en la descomposición QR.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X