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Manuel Thalmann 2023-01-12 02:24:12 +01:00
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@ -69,8 +69,8 @@
- [Numerische Bestimmung von Eigenwerten und Eigenvektoren](#numerische-bestimmung-von-eigenwerten-und-eigenvektoren)
- [Theorie](#theorie)
- [$QR$-Verfahren](#qr-verfahren)
- [Vektor-Iteration](#vektor-iteration)
- [Formelbuchstaben](#formelbuchstaben)
- [Glossar](#glossar)
## Einführung
### Einsatzgebiet
@ -1582,6 +1582,57 @@ def EV(A, iterations):
return [A, P]
```
### Vektor-Iteration
Die Vektor-Iteration, auch **von-Mises-Iteration** genannt, erlaubt das Bestimmen des grössten Eigenwertes $\lambda$ einer diagonalisierbaren Matrix $A$.
<div class="formula">
***Spektral-Radius:***
Der Spektral-Radius $\rho(A)$ definiert den höchsten Eigenwert der Matrix $A$:
$$\rho(A) = \max\{|\lambda|\; | \; \lambda \text{ ist ein Eigenwert von }A \in \mathbb{R}^{n \times n}\}$$
</div>
<div class="formula">
Sei $A$ eine diagonalisierbare Matrix mit den Eigenwerten $\lambda_1, \dots, \lambda_n$ wobei $\lambda_1$ betragsmässig am höchsten ist:
$$|\lambda_1| > |\lambda_2| \ge \dots \ge | \lambda_n|$$
Der grösste Eigenwert $\lambda_1$ und der dazugehörige Eigenvektor $v$ lässt sich mit der Vektor-Iteration bestimmen.
Zunächst muss ein beliebiger Startvektor $v_0 \in \mathbb{C}^n$ mit Länge $1$ gewählt werden.
Als nächstes wird für $k = 0, \dots, \infin$ folgendes ausgeführt:
$$v^{(k + 1)} = \frac{A \cdot v^{(k)}}{||A \cdot v^{(k)}||_2}$$
$$\lambda^{(k + 1)} = \frac{(v^{(k)})^T \cdot A \cdot v^{(k)}}{(v^{(k)})^T \cdot v^{(k)}}$$
</div>
***Code-Beispiel:***
```py
from numpy import array, linalg
def vectorIteration(A, v, iterations = 10):
l = 0
v = array(v)
v = v.reshape(len(v), 1)
for i in range(iterations):
l = ((v.T @ A @ v) / (v.T @ v)).item()
v = (A @ v) / (linalg.norm(A @ v, ord=2))
print()
print(f"k: {i + 1}")
print(f"x: {v}")
print(f"λ: {l}")
return [v, l]
```
## Formelbuchstaben
<div class="letters">
@ -1611,7 +1662,6 @@ def EV(A, iterations):
- $\tilde{x}$: Approximation/Annäherung an $x$
- $x^{(k)}$: Die Annäherung von $x$ in der $k$-ten Iteration
- $\lambda$: Eigenwert einer Matrix
- $\rho(A)$: Spektral-Radius der Matrix $A$ (siehe Vektor-Iteration)
</div>
## Glossar