Un algoritmo eficiente para funciones matriciales elementales básicas con precisión especificada y aplicación
Autores: Qin, Huizeng; Lu, Youmin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un algoritmo eficiente para funciones matriciales elementales básicas con precisión especificada y aplicación
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas aplicadas
Palabras clave
Función de matriz
Algoritmo
Precisión de cálculo
Tiempo de computación
Eficiencia
Ecuaciones diferenciales lineales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Si la función de matriz posee las propiedades de , entonces se puede establecer la fórmula de recurrencia , aquí . Esto proporciona un algoritmo para calcular la función de matriz . Al especificar la precisión del cálculo , se presenta un método para determinar y de manera que se minimice el tiempo del algoritmo anterior, proporcionando así un algoritmo rápido para . Es importante notar que solo depende de la precisión del cálculo y es independiente de la matriz y . Por lo tanto, tiene un formato de cálculo fijo que se puede calcular fácilmente. Por otro lado, depende no solo de , sino también de . Esto proporciona un medio para seleccionar de tal manera que sea igual a 0, una propiedad de gran importancia. En resumen, el algoritmo propuesto en este artículo permite a los usuarios establecer un nivel de precisión deseado y luego utilizarlo para seleccionar los valores apropiados para m y N para minimizar el tiempo de cálculo. Este enfoque asegura que tanto la precisión como la eficiencia se aborden de manera concurrente. Desarrollamos un algoritmo general, luego lo aplicamos a las funciones de matriz exponenciales, trigonométricas y logarítmicas, y comparamos el rendimiento con el de las funciones del sistema interno de Mathematica y la aproximación de Pade. En la última sección, se proporciona un ejemplo para ilustrar el cálculo rápido de soluciones numéricas para ecuaciones diferenciales lineales.
Descripción
Si la función de matriz posee las propiedades de , entonces se puede establecer la fórmula de recurrencia , aquí . Esto proporciona un algoritmo para calcular la función de matriz . Al especificar la precisión del cálculo , se presenta un método para determinar y de manera que se minimice el tiempo del algoritmo anterior, proporcionando así un algoritmo rápido para . Es importante notar que solo depende de la precisión del cálculo y es independiente de la matriz y . Por lo tanto, tiene un formato de cálculo fijo que se puede calcular fácilmente. Por otro lado, depende no solo de , sino también de . Esto proporciona un medio para seleccionar de tal manera que sea igual a 0, una propiedad de gran importancia. En resumen, el algoritmo propuesto en este artículo permite a los usuarios establecer un nivel de precisión deseado y luego utilizarlo para seleccionar los valores apropiados para m y N para minimizar el tiempo de cálculo. Este enfoque asegura que tanto la precisión como la eficiencia se aborden de manera concurrente. Desarrollamos un algoritmo general, luego lo aplicamos a las funciones de matriz exponenciales, trigonométricas y logarítmicas, y comparamos el rendimiento con el de las funciones del sistema interno de Mathematica y la aproximación de Pade. En la última sección, se proporciona un ejemplo para ilustrar el cálculo rápido de soluciones numéricas para ecuaciones diferenciales lineales.