Given a square pencil $A+ \lambda B$, where $A$ and $B$ are $n\times n$ complex (resp. real) matrices, we consider the problem of finding the singular complex (resp. real) pencil nearest to it in the Frobenius distance. This problem is known to be very difficult, and the few algorithms available in the literature can only deal efficiently with pencils of very small size. We show that the problem is equivalent to minimizing a certain objective function $f$ over the Riemannian manifold $SU(n) \times SU(n)$ (resp. $SO(n) \times SO(n)$ if the nearest real singular pencil is sought), where $SU(n)$ denotes the special unitary group (resp. $SO(n)$ denotes the special orthogonal group). This novel perspective is based on the generalized Schur form of pencils, and yields competitive numerical methods, by pairing it with { algorithms} capable of doing optimization on { Riemannian manifolds. We propose one algorithm that directly minimizes the (almost everywhere, but not everywhere, differentiable) function $f$, as well as a smoothed alternative and a third algorithm that is smooth and can also solve the problem} of finding a nearest singular pencil with a specified minimal index. We provide numerical experiments that show that the resulting methods allow us to deal with pencils of much larger size than alternative techniques, yielding candidate minimizers of comparable or better quality. In the course of our analysis, we also obtain a number of new theoretical results related to the generalized Schur form of a (regular or singular) square pencil and to the minimal index of a singular square pencil whose nullity is $1$.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
学习自然语言处理路线图
专知会员服务
140+阅读 · 2019年9月24日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
16+阅读 · 2022年5月17日
Recent advances in deep learning theory
Arxiv
50+阅读 · 2020年12月20日
VIP会员
相关资讯
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员