Текст подпрограммы и версий
aeh4c_c.zip , aeh4p_c.zip
Тексты тестовых примеров
taeh4c_c.zip , taeh4p_c.zip

Подпрограмма:  aeh4c_c

Назначение

Вычисление принадлежащих заданному интервалу собственных значений и их номеров комплексной эрмитовой матрицы.

Математическое описание

Комплексная эрмитова матрицa  А последовательностью унитарных подобных преобразований приводится к симметричной трехдиагональной форме F = V*Q*AQV (где  Q - произведение унитарных матриц,  V - диагональная унитарная матрица), которая используется для вычисления принадлежащих заданному интервалу собственных значений и их номеров методом бисекций.

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

Использование

    int aeh4c_c (integer *n, real *ar, real *ai, real *ev, real *
        rlb, real *rub, integer *mm, integer *m, integer *rab1, real *rab2, 
            real *rab2, integer *ierr)

Параметры

n - порядок исходной матрицы (тип: целый);
ar, ai - вещественные двумерные массивы размера n на n, содержащие соответственно действительную и мнимую части исходной матрицы; в подпрограмме используется только строгий нижний треугольник массива ar и полный нижний треугольник массива ai;
ev - вещественный вектор длины  n, содержащий вычисленные в возрастающем порядке собственные значения, принадлежащие заданному интервалу;
      rlb -
      rub  
заданные нижняя и верхняя границы интервала собственных значений (тип: вещественный); если rlb > rub, то собственные значения не вычисляются;
mm - оценка сверху числа собственных значений исходной матрицы, принадлежащих заданному интервалу, mm ≤ n (тип: целый); если вычисленное число  m собственных значений, принадлежащих заданному интервалу, больше, чем mm, то собственные значения не вычисляются;
m - целая переменная, в которой запоминается вычисленное число собственных значений, принадлежащих заданному интервалу;
irab - целый вектор длины mm, содержащий индексы расположенных в возрастающем порядке  m собственных значений;
rab1 - вещественный двумерный массив размера 2 на n, используемый как рабочий;
rab2 - вещественный вектор длины 5 на n, используемый как рабочий;
ierr - целая переменная, служащая для сообщения об ошибках, обнаруженных в ходе работы подпрограммы; при этом
ierr=3*n+1, если значение mm меньше числа  m вычисленных в заданном интервале собственных значений, при этом собственные значения не вычисляются.

Версии

aeh4p_c - вычисление принадлежащих заданному интервалу собственных значений и их номеров комплексной эрмитовой матрицы, заданной с удвоенной точностью. Массивы ar, ai, ev, rab1, rab2 и переменные rlb, rub имеют тип double.

Вызываемые подпрограммы

utae10_c - подпрограмма выдачи диагностических сообщений при работе подпрограмм aeh4c_c и aeh4p_c.

Замечания по использованию

  Подпрограммы aeh4c_c и aeh4p_c сохраняют полный верхний треугольник массива ar и строгий верхний треугольник массива ai, в остальных элементах массивов ar и ai помещается информация о преобразованиях  Q. Матрица преобразования  V запоминается в массиве rab1.
  Подпрограмма aeh4c_c использует служебные подпрограммы aer4r_c, aer7r_c.
Подпрограмма aeh4p_c использует служебные подпрограммы aa01p_c, aer4d_c, aer7d_c.

Пример использования

int main(void)
{
    /* Initialized data */
    static float ar[16] /* was [4][4] */ = { 1.f,.42f,.54f,.66f,.42f,1.f,.32f,
                                 .44f,.54f,.32f,1.f,.22f,.66f,.44f,.22f,1.f };
    static float ai[16]  /* was [4][4] */ = { 0.f,0.f,0.f,0.f,0.f,0.f,0.f,0.f,
                                            0.f,0.f,0.f,0.f,0.f,0.f,0.f,0.f };
    /* Local variables */
    static int ierr;
    extern int aeh4c_c(int *, float *, float *, float *, float *, float *,
                       int *, int *, int *, float *, float *, int *);
    static int irab1[3], i__, m, n, mm;
    static float ev[3], rlb, rub, rab1[8] /* was [2][4] */,
                                 rab2[20];

#define ai_ref(a_1,a_2) ai[(a_2)*4 + a_1 - 5]
#define ar_ref(a_1,a_2) ar[(a_2)*4 + a_1 - 5]

    for (i__ = 1; i__ <= 4; ++i__) {
        printf("\n %16.7e %16.7e %16.7e %16.7e \n",
            ar_ref(i__, 1), ar_ref(i__, 2), ar_ref(i__, 3), ar_ref(i__, 4));
    }
    for (i__ = 1; i__ <= 4; ++i__) {
        printf("\n %16.7e %16.7e %16.7e %16.7e \n",
            ai_ref(i__, 1), ai_ref(i__, 2), ai_ref(i__, 3), ai_ref(i__, 4));
    }
    n = 4;
    mm = 3;
    rlb = 0.f;
    rub = 1.f;
    aeh4c_c(&n, ar, ai, ev, &rlb, &rub, &mm, &m, irab1, rab1, rab2, &ierr);

    for (i__ = 1; i__ <= 4; ++i__) {
        printf("\n %16.7e %16.7e %16.7e %16.7e \n",
            ar_ref(i__, 1), ar_ref(i__, 2), ar_ref(i__, 3), ar_ref(i__, 4));
    }
    for (i__ = 1; i__ <= 4; ++i__) {
        printf("\n %16.7e %16.7e %16.7e %16.7e \n",
            ai_ref(i__, 1), ai_ref(i__, 2), ai_ref(i__, 3), ai_ref(i__, 4));
    }
    printf("\n %16.7e %16.7e %16.7e \n", ev[0], ev[1], ev[2]);
    printf("\n %5i \n", ierr);
    return 0;
} /* main */


Результаты:

Собственные значения, вычисленные в интервале (0., 1.)

       ev  =  (0.24226070826,  0.63828380281,  0.79670668886) , 

       ierr  =  0