线性病态方程的求解

寂寞的部落 · 发表于 2013-11-29 09:23

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我有一个线性方程Ax=b 其中矩阵A是个m*n大矩阵（m>n），且是奇异阵，条件数非常大，我用求广义逆矩阵的最小二乘法求出的解还可以，我想对着个矩阵A与向量b加噪声，然后求解，但是误差特别大，查资料后，有一个求病态问题的工具箱，是Hansen教授的，里面的函数很多，用Tikhonov正则化求解可以改善解的误差，为什么的出来的解还是很大？请大侠们指导

gghhjj · 发表于 2014-3-7 09:24

对于病态方程首选方案还是想办法消除病态，比如从量纲等角度考虑。实不可解的时候再在数值解法上想办法

寂寞的部落 · 发表于 2014-3-7 09:59

gghhjj 发表于 2014-3-7 09:24
对于病态方程首选方案还是想办法消除病态，比如从量纲等角度考虑。实不可解的时候再在数值解法上想办法

可能是我对病态方程的概念没有搞清楚，弄了好长时间，到底怎样才算病态方程？

mxlzhenzhu · 发表于 2014-3-8 16:42

本帖最后由 mxlzhenzhu 于 2014-3-8 16:47 编辑

寂寞的部落发表于 2014-3-7 09:59
可能是我对病态方程的概念没有搞清楚，弄了好长时间，到底怎样才算病态方程？

这是你要的结果么？我用gsvd做的,二阶Tikhonov Regularization, 正则参数随便取的，0.618。
参考资料：Parameter Estimation and Inverse Problem.下载地址：http://ishare.iask.sina.com.cn/f/23664378.html

gsvd solution,nameda=0.618

Vickyvictoria · 发表于 2014-3-11 09:33

寂寞的部落发表于 2014-3-7 09:59
可能是我对病态方程的概念没有搞清楚，弄了好长时间，到底怎样才算病态方程？

简单来说就是对于线性方程组，如果初始数据小小的扰动就会导致其计算结果严重失真，那么这种方程组就称为病态方程组
下面的文章说的挺清楚的，可以看看

song0404 · 发表于 2014-6-17 19:58

mxlzhenzhu 发表于 2014-3-8 16:42
这是你要的结果么？我用gsvd做的,二阶Tikhonov Regularization, 正则参数随便取的，0.618。
参考资料 ...

请教，有什么好的建议吗？最近我也遇到这个问题，看了一些文献，提出了很多方法，现在一头雾水，不知道哪种比较好

mxlzhenzhu · 发表于 2014-6-17 23:41

song0404 发表于 2014-6-17 19:58
请教，有什么好的建议吗？最近我也遇到这个问题，看了一些文献，提出了很多方法，现在一头雾水，不知道哪 ...

额，呵呵，这个可不好说；你得自己总结，看到上面那个连接的书籍了吗，这本书还不错；

song0404 · 发表于 2014-6-18 15:51

mxlzhenzhu 发表于 2014-6-17 23:41
额，呵呵，这个可不好说；你得自己总结，看到上面那个连接的书籍了吗，这本书还不错；

爱问最近不能下载，我尝试了一些方法，包括不完全LU分解矩阵预处理之后用bicgstab方法，最后求解的精度跟直接在matlab里面左除精度一样。当然左除本来精度就很高了，结果已经很好了；但是即使用bicgstab方法，matlab还是会warning，说Matrix is close to singular or badly scaled.Results may be inaccurate. RCOND = 9.618563e-108之类的，但是结果确实是收敛的。所以想请教一下你们怎么处理才能彻底消除这种问题

mxlzhenzhu · 发表于 2014-6-18 16:30

song0404 发表于 2014-6-18 15:51
爱问最近不能下载，我尝试了一些方法，包括不完全LU分解矩阵预处理之后用bicgstab方法，最后求解的精度跟 ...

这种数值问题，奇异值分解理论说，当奇异值较小的时候，会引入较大数值噪声；引入正则方程进行求解，所有基于正则化分析求解的也只是一种近似，包含一定噪声，同时人为引入了噪声；

左除在matlab里面，就是基于svd的伪逆运算，内部自动识别左伪逆或者右伪逆算法选择；最小二乘理论说，伪逆结果是某些MP逆的最优结果，因此通常情况下可以直接使用；

工程中应用较多的，有TSVD，即设定一个阈值，剔除较小奇异值，计算伪逆；
也有使用一定的值替换较小奇异值，部分正则化的解就是这个原理，比如L-Curve算法；
也有搞得更复杂的，你自己选择吧，没有标准答案。

另外建议，对于部分解不合理，可以考虑带约束的罚函数法，详细理论比较复杂，请参考Golub等的教材；

song0404 · 发表于 2014-6-18 16:46

mxlzhenzhu 发表于 2014-6-18 16:30
这种数值问题，奇异值分解理论说，当奇异值较小的时候，会引入较大数值噪声；引入正则方程进行求解，所有 ...

原来如此，难怪左除结果就很好了，看来我是直接可以用左除的结果了。看来没有perfect的方法，我看了一些论文，都说了各种方法都有优劣势，很难找到一个perfect的方法了。受教！

寂寞的部落 · 发表于 2015-9-15 12:04

gghhjj 发表于 2014-3-7 09:24
对于病态方程首选方案还是想办法消除病态，比如从量纲等角度考虑。实不可解的时候再在数值解法上想办法

量纲角度是什么意思？

弗朗索瓦 · 发表于 2015-9-16 08:55

寂寞的部落发表于 2015-9-15 12:04
量纲角度是什么意思？

量纲分析应该知道吧，gghhjj的意思估计就是让你调整调整量纲，看是否能将条件数降下来

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[应用数学] 线性病态方程的求解

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