จะคำนวณพลังของเมทริกซ์สี่เหลี่ยมได้อย่างไร?


16

สมมติว่าเราจะได้รับเมทริกซ์∈ R N × Nและให้ม∈ N 0 เราสามารถคำนวณพลังงานA mของเมทริกซ์นั้นเร็วแค่ไหน?A∈RN×Nm∈N0Am

สิ่งที่ดีที่สุดถัดไปเมื่อเปรียบเทียบกับการคำนวณผลิตภัณฑ์คือการใช้การยกกำลังอย่างรวดเร็วซึ่งต้องใช้ผลิตภัณฑ์เมทริกซ์O ( log m )mO(log⁡m)

สำหรับเมทริกซ์แบบทแยงมุมสามารถใช้การแยกสลายค่าลักษณะเฉพาะ มันเป็นเรื่องธรรมดาตามธรรมชาติการสลายตัวของจอร์แดนไม่เสถียรภายใต้การซึมผ่านและดังนั้นจึงไม่นับ (afaik)

เมทริกซ์การยกกำลังในกรณีทั่วไปสามารถเร่งความเร็วได้หรือไม่?

การยกกำลังอย่างรวดเร็วชี้ให้เห็นว่ารูปแบบของคำถามนี้มีประโยชน์เช่นกัน:

กำลังสองของเมทริกซ์ทั่วไปสามารถคำนวณได้เร็วกว่าอัลกอริธึมการคูณเมทริกซ์ที่รู้จักหรือไม่?A


หากคุณใส่ใจเรื่องความมั่นคงภายใต้การก่อกวนการยกกำลังอย่างรวดเร็วก็ไม่ปลอดภัยเช่นกัน
— MCH

ฉันคิดว่ามันปลอดภัยไม่น้อยไปกว่าการคูณซ้ำซึ่งปลอดภัยพอ ๆ กับการยกกำลังสเกลาร์ใช่ไหม?
— shuhalo

คำตอบ:


20

ในขณะที่คุณทราบว่าคอมพิวเตอร์เมตรสามารถทำได้ในO ( บันทึกเมตร)จำนวนครั้งของการดำเนินงานสำหรับการคูณเมทริกซ์ในN × Nเมทริกซ์ คำตอบสำหรับคำถามที่สองของคุณคืออย่างน้อยสำหรับความซับซ้อนเชิงซ้อน - การคูณเมทริกซ์และการคูณเมทริกซ์มีความซับซ้อนของเวลา / เลขคณิตที่เท่ากัน (สูงถึงปัจจัยคงที่) การลดกำลังสองไปสู่การคูณเมทริกซ์นั้นชัดเจน เพื่อลดการคูณจะ squaring สมมติว่าเราต้องการที่จะคำนวณสินค้าของและB สร้างเมทริกซ์2 n × 2 n Cด้วยโครงสร้างบล็อก:Aม.O(เข้าสู่ระบบ⁡ม.)ยังไม่มีข้อความ×ยังไม่มีข้อความAB2n×2nค

[0  A]

[B  0]

นั่นคือมีn × nทุก zeroes เมทริกซ์ใน Quadrant บนซ้ายและขวาล่างของวอด โปรดทราบว่าC 2มีA ⋅ Bใน Quadrant ซ้ายบนคn×nค2A⋅B


ฉันเพิ่งถามคำถามที่ cs.SE เกี่ยวกับความซับซ้อนของการคำนวณเมตรในกรณีพิเศษที่ m = O ( n ) มันเป็นเรื่องง่ายที่จะให้O ( M ( n ) เข้าสู่ระบบ( n ) )ที่ถูกผูกไว้บน แต่ที่ดีที่สุดลดผูกพันฉันสามารถให้เป็นΩ ( M ( n ) ) คุณมีความคิดเห็นเกี่ยวกับปัญหานี้หรือไม่? ฉันคิดว่าปัญหาที่น่าสนใจมากมายลดลงในกรณีพิเศษนี้ Aม.O(n)O(M(n)เข้าสู่ระบบ⁡(n))Ω(M(n))
— Shitikanth
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.