Add chapter concerning vector iteration
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9d75bf669c
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@ -69,8 +69,8 @@
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- [Numerische Bestimmung von Eigenwerten und Eigenvektoren](#numerische-bestimmung-von-eigenwerten-und-eigenvektoren)
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- [Numerische Bestimmung von Eigenwerten und Eigenvektoren](#numerische-bestimmung-von-eigenwerten-und-eigenvektoren)
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- [Theorie](#theorie)
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- [Theorie](#theorie)
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- [$QR$-Verfahren](#qr-verfahren)
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- [$QR$-Verfahren](#qr-verfahren)
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- [Vektor-Iteration](#vektor-iteration)
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- [Formelbuchstaben](#formelbuchstaben)
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- [Formelbuchstaben](#formelbuchstaben)
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- [Glossar](#glossar)
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## Einführung
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## Einführung
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### Einsatzgebiet
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### Einsatzgebiet
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@ -1582,6 +1582,57 @@ def EV(A, iterations):
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return [A, P]
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return [A, P]
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```
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```
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### Vektor-Iteration
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Die Vektor-Iteration, auch **von-Mises-Iteration** genannt, erlaubt das Bestimmen des grössten Eigenwertes $\lambda$ einer diagonalisierbaren Matrix $A$.
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<div class="formula">
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***Spektral-Radius:***
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Der Spektral-Radius $\rho(A)$ definiert den höchsten Eigenwert der Matrix $A$:
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$$\rho(A) = \max\{|\lambda|\; | \; \lambda \text{ ist ein Eigenwert von }A \in \mathbb{R}^{n \times n}\}$$
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</div>
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<div class="formula">
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Sei $A$ eine diagonalisierbare Matrix mit den Eigenwerten $\lambda_1, \dots, \lambda_n$ wobei $\lambda_1$ betragsmässig am höchsten ist:
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$$|\lambda_1| > |\lambda_2| \ge \dots \ge | \lambda_n|$$
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Der grösste Eigenwert $\lambda_1$ und der dazugehörige Eigenvektor $v$ lässt sich mit der Vektor-Iteration bestimmen.
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Zunächst muss ein beliebiger Startvektor $v_0 \in \mathbb{C}^n$ mit Länge $1$ gewählt werden.
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Als nächstes wird für $k = 0, \dots, \infin$ folgendes ausgeführt:
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$$v^{(k + 1)} = \frac{A \cdot v^{(k)}}{||A \cdot v^{(k)}||_2}$$
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$$\lambda^{(k + 1)} = \frac{(v^{(k)})^T \cdot A \cdot v^{(k)}}{(v^{(k)})^T \cdot v^{(k)}}$$
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</div>
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***Code-Beispiel:***
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```py
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from numpy import array, linalg
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def vectorIteration(A, v, iterations = 10):
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l = 0
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v = array(v)
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v = v.reshape(len(v), 1)
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for i in range(iterations):
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l = ((v.T @ A @ v) / (v.T @ v)).item()
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v = (A @ v) / (linalg.norm(A @ v, ord=2))
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print()
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print(f"k: {i + 1}")
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print(f"x: {v}")
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print(f"λ: {l}")
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return [v, l]
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## Formelbuchstaben
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## Formelbuchstaben
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<div class="letters">
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<div class="letters">
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@ -1611,7 +1662,6 @@ def EV(A, iterations):
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- $\tilde{x}$: Approximation/Annäherung an $x$
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- $\tilde{x}$: Approximation/Annäherung an $x$
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- $x^{(k)}$: Die Annäherung von $x$ in der $k$-ten Iteration
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- $x^{(k)}$: Die Annäherung von $x$ in der $k$-ten Iteration
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- $\lambda$: Eigenwert einer Matrix
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- $\lambda$: Eigenwert einer Matrix
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- $\rho(A)$: Spektral-Radius der Matrix $A$ (siehe Vektor-Iteration)
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</div>
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</div>
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## Glossar
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