![]()
HESSENBERG AND TRIDIAGONAL MATRICES
|
|
1.1 Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 1.2 Reduction to Hessenberg form . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.3 Factorizations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.4 Relations between the triangular Hessenberg decomposition and the QR factorization . . . 29 1.5 Normality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39 1.6 Unitary Hessenberg matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40 1.7 Inverse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44 1.8 Inverse eigenvalue problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50 1.9 Eigenvalues and eigenvectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53 1.10 Toeplitz upper Hessenberg matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56 1.11 Generalizations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 1.12 Block Hessenberg matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.1 Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67 2.2 Similarity. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68 2.3 Determinant. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 2.4 Factorizations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 2.5 Inverse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77 2.6 Eigenvalues and eigenvectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85 2.7 Inverse eigenvalue problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92 2.8 Toeplitz tridiagonal matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97 2.9 Cyclic reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 2.10 Block tridiagonal matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115
3.1 Krylov methods. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119 3.2 Functions of matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .127 3.3 The QR algorithm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .128 3.4 Roots of polynomials. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129 3.5 Trigonometric interpolation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 3.6 The Frank matrix. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131 3.7 The Grcar matrix. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .143
4.1 The Lanczos and CG algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 4.2 Iterative methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .176 4.3 The qd algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 4.4 Gauss quadrature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 4.5 Functions of matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .184 4.6 One-dimensional PDEs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 4.7 Two-dimensional PDEs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 4.8 Cubic spline interpolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 4.9 The Wilkinson matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .191 4.10 The Kac–Murdock–Szego matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .199