Текст подпрограммы и версий ( Фортран )
aej3r.zip , aej3d.zip
Тексты тестовых примеров ( Фортран )
taej3r.zip , taej3d.zip
Текст подпрограммы и версий ( Си )
aej3r_c.zip , aej3d_c.zip
Тексты тестовых примеров ( Си )
taej3r_c.zip , taej3d_c.zip
Текст подпрограммы и версий ( Паскаль )
aej3r_p.zip , aej3e_p.zip
Тексты тестовых примеров ( Паскаль )
taej3r_p.zip , taej3e_p.zip

Подпрограмма:  AEJ3R

Назначение

Вычисление собственных значений матрицы Якоби, принадлежащих данному интервалу, их номеров и соответствующих собственных векторов.

Математическое описание

Исходная матрица Якоби обладает следующим свойством: произведения пар соответствующих элементов побочных диагоналей все неотрицательны и равны нулю только, если оба сомножителя равны нулю. Это свойство используется при приведении исходной матрицы к симметрической трехдиагональной форме

                   F = V T*A*V  

(V - диагональная матрица), для которой методом бисекций вычисляются собственные значения, принадлежащие данному интервалу, и их номера. Соответственные собственные векторы матрицы F вычисляются методом обратных итераций. Связь между векторами матриц А и F осуществляется согласно соотношению: Х = V*Y.

Уилкинсон,Райнш, Справочник алгоритмов на языке АЛГОЛ. Линейная алгебра, М., "Машиностроение", 1976.

Использование

    SUBROUTINE  AEJ3R ( N, A, V, EV, RLB, RUB, MM, M,
                                             IRAB, RAB, IERR) 

Параметры

N - порядок исходной матрицы (тип: целый);
A - вещественный двумерный массив размера N на 3, содержащий заданную в компактной форме матрицу Якоби;
V - вещественный двумерный массив размерности N на ММ, содержащий в первых М столбцах вычисленные ортонормированные собственные векторы, соответствующие М собственным значениям;
EV - вещественный вектор длины ММ, содержащий вычисленные в возрастающем порядке собственные значения, принадлежащие данному интервалу;
            RLB -
            RUB  
заданные нижняя и верхняя границы интервала собственных значений (тип: вещественный); если RLВ > RUВ, то собственные значения не вычисляются;
MM - оценка сверху числа собственных значений исходной матрицы, принадлежащих данному интервалу, ММ ≤ N (тип: целый); если вычисленное число М собственных значений, принадлежащих данному интервалу, больше, чем MM, то собственные значения и соответствующие собственные векторы не вычисляются;
M - целая переменная, в которой запоминается вычисленное число собственных значений, принадлежащих данному интервалу;
IRAB - целый вектор длины MM, содержащий индексы расположенных в возрастающем порядке М собственных значений;
RAB - вещественный вектор длины 8 на N, используемый как рабочий;
IERR - целая переменная, служащая для сообщения об ошибках, обнаруженных в ходе работы подпрограммы; при этом значение IЕRR
  - больше N, если не все попарные произведения соответствующих элементов побочных диагоналей неотрицательны; при этом исходная матрица не симметризируется;
  - больше 2*N, если имеется равное нулю произведение соответствующих элементов побочных диагоналей, причем сомножители равны нулю неодновременно. В этом случае нет симметризации, необходимой для правильного вычисления собственных векторов;
  - равно 3*N+1, если значение ММ меньше числа М вычисленных на данном интервале собственных значений, при этом собственные значения и соответствующие собственные векторы не вычисляются;
  - равно - k, если для вычисления собственного вектора с индексом k потребовалось более 5 итераций; при этом компоненты этого вектора полагаются равными нулю. Если таких собственных векторов несколько, то значение IЕRR полагается равным индексу последнего из них.

Версии

AEJ3D - вычисление собственных значений, принадлежащих данному интервалу, их номеров и соответствующих собственных векторов матрицы Якоби, заданной с двойной точностью. Массивы А, V, ЕV, RАВ и переменные RLВ, RUВ имеют тип DОUВLЕ РRЕСISIОN.

Вызываемые подпрограммы

UTAE10 - подпрограмма выдачи диагностических сообщений при работе подпрограмм АЕJ3R и АЕJ3D.

Замечания по использованию

  Подпрограмма АЕJ3R сохраняет исходную матрицу А.

Пример использования

      DIMENSION  A(5, 3), V(5, 3), EV(3), RAB(40), IRAB(3)
      DATA  A /0., 4*1., 5*0., 4*1., 0./
      N = 5
      MM = 3
      RLB = -2.
      RUB = 0.
      CALL  AEJ3R (N, A, V, EV, RLB, RUB, MM, M, IRAB, RAB, IERR)

Результаты:

Собственные значения в интервале (-2., 0.) :

      EV  =  ( -1.732050807,  -0.999999999 ) , 

Собственные векторы, соответствующие вычисленным в интервале
(-2., 0.) собственным значениям:

                   |  0.288675135 |                  | -0.499999999  |
                   | -0.499999999 |                  |  0.500000000  |
      V1    =  |  0.577350269 |      V2    =  | -3.18*1012       | , 
                   | -0.500000000 |                  | -0.499999999  |
                   |  0.288675135 |                  | -0.500000000  |

      IERR  =  0