非对称鞍点问题的约束预条件子

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鞍点问题来源于很多领域,如椭圆型偏微分方程的混合有限元求解问题、流体力学问题、带等式约束二次优化问题、带等式约束的最小二乘问题、线性弹性力学问题等,因而其求解非常重要.由于这类问题的系数矩阵通常是大型稀疏的,因此研究这类问题的快速迭代算法非常重要.为了快速有效地求解大型稀疏鞍点问题,许多学者都做了研究,并提出大量的求解鞍点问题的迭代算法.在定常迭代法中有Uzawa方法、不精确的Uzawa方法、非线性Uzawa方法、SOR-like方法、HSS方法等;预处理结合Krylov子空间方法也被广泛应用,如块对角预处理、块三角预处理、HSS预处理、约束预处理、分裂预处理等.近年来,Golub等人提出了一种定常迭代法及其预处理形式,并称之为约束预处理.随后Dollar等人将Schilders’分解应用到约束预条件子上,主要克服了约束预处理方法中求解与原来系数矩阵具有相似结构的线性方程组.   本文进一步讨论Schilders’分解,利用一种特殊的Schilders’分解阵结合约束预处理求解系数矩阵为非对称形式的鞍点问题.主要给出了Schilders’分解的具体实现过程,参数矩阵的选择,讨论了预处理矩阵特征值和特征向量的分布,得到了预处理矩阵最小多项式次数的一个上界并给出了这种约束预处理方法的实现算法,最后用数值算例加以说明.
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