一组非奇异H-矩阵的新判据

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非奇异H-矩阵的判定准则

非奇异H-矩阵的判定准则
‘ , . E 。 ’
2) 存在 d ,使
出 ∑ fI + 口 暇 十 ≤ ( 口 () iN , 口: 1 ) , ∈ l 一 v
, v, e, .≠
() 1
收稿 日期 :21-3 1 0 0- —2 0 作 者简介 :王永( 8 一,男 ,I东临沂 人 ,讲师 ,硕士 ,现 主要从事 数值代数 方而 的研究 ,hiaw ou o 。 1 0) 9 i J em — @sh. r cn
对于线性方程组 : 当系数矩阵为非奇异 H 矩阵时, , 一 许多经典的迭代运算均是收敛的, 同时, 对 目前提出的一些修正算法也是收敛的 ,因此判定一个矩阵在什么条件下是非奇异 H 矩阵在理论上和应用 一 上都十分重要。非奇异 H 矩阵的研究已广泛引起人们的注意, 一 最近, 许多文章都在寻求它的简单实用的判 别 。 本文在文 献【一】 l8的基础上 , 论 了非奇 异 H 矩 阵的判定 条件,从 而改进 和推广 了文献【 】 讨 一 卜7的相应结
果。
1 符号与引理
用c 示 复 阵用R 示 数 。 = )c 记 ・E liN {,,。 ~表 阶 矩 , 表 实 集 设 ( ∈~, %V =, 若 1,E l… } 2
I V∈ ) 则 为 对 优 > fⅣ , 称A 严格 角占 矩阵; 存 对 阵 , 为 对 优 ( 若 在正 角 使得 严格 角占 矩阵, 称 则
当 V Nl ,由式 ( )得 i 时 e 1
( : 5 磊l lI 口 + ) 磊 口+ l ’ ’
当 V ∈ \ 时 ,由式 ( i Ⅳ2 2)得
’a }+ +乏l= l 口 磊 =Z r { 口 f I
d l 届 + ( -dC<l lI  ̄ +。 屈</ 1 ,) a = ’I’ l _ a ) A d - I 1 A , l o

非奇异H-矩阵的若干新判定条件

非奇异H-矩阵的若干新判定条件
几 个重 要 的 判 定条 件 .
为 方说 ,们 设4( ∈”, ( =∑IIⅣ { ,,, 了便 明 我先 / )C = M ) , -1 …, , ? 2 }
i ., =1 ≠
J: < , () iⅣ , {a > , ∈ } ⅣO 当 ∈ 。, V 0 II /, ∈ } Ⅳ =i () Ⅳ , . , Ⅳ时 令 { Ⅳ= N
— —
l ̄ x +m I Oa I



型 L— ——
j N2 j ∈ ,≠i
ala a a-1aS A’ i m x o ( )() i + . - i
当 ∈( 1时,re , ] h,  ̄
i ∈Ⅳ1 .

d >0 i , , ,由 , =1 r 条件( 、() … l i i 可得 ) i
1 引 言
众所周知 ,非奇异 H 矩阵即广义严格对角 占优矩阵在理论 上和实际应用上都有重要的研究价值 ,国内外许多学者对其 一 性质进行 了较为广泛的研究 、 刚

但至今还没有简洁的方法来判定矩阵是否为非奇异 H矩阵,本文在文 [ 的基础上,结 . 1 ]
合广义严格 对角占优矩阵与非奇异 H 矩 阵的性质 ,以及矩阵理论 的相关知识 ,对如何判定 H一 一 矩阵进行 了探讨,并得到了
() 2
∑ <, 1
j N, e
∑ < , ∑ + 1 1即 <
j N2 e , N2 j ∈ , ̄i
() 3
当i ∈Ⅳ。 时,结合 ()式有 2
IIei )( —t( 一1 )() 6 RB 一 f l1一 ∑ ad ., 一1 ( )() -
优 矩 阵 若 干 个新 的 判据 。
关 键词 :广 义严 格 对 角 占优 矩 阵 ,非 奇异 矩 阵 ,严格 对 角 占优 矩 阵 中 图分 类 号 :0 3 1 文 献标 识 码 :A 文 章 编 号 : 17 -2 2 1 )0 — 0 60 32 1 6 9( 0 0 40 0 - 5

非奇H-矩阵的一种新判别准则

非奇H-矩阵的一种新判别准则

非奇H 一 矩阵是在数值分析、矩阵理论、控制论等众多领域 有着重要应用的一类特殊矩阵,国内外 已有众多研究成果 一 。 本 文通过对矩 阵的对角 占优行 集合构造适 当的系数 ,给 出了 组非奇H 一 矩阵 的新 判别准则 ,推 广 了文 的主要结果 ,同 时对 文 的 结 果 也 有 所 改 进 ,并 用 数值 算 例 说 明 这 种 判 别 准 则 应 用 的广 泛 性 。 本文采用如下记 号和 定义:


£ < 1( Vi ∈ N 4 ) ,并 且 满 足
荟 I 一 I I I 一 丕 I R , - l a . - I 一 荟 I
r E N4 i t e n I , r # i t f E N2 t I EN 3

一 ——————1 ————一
R i ≠0( V i ∈ N ) , 且 Nl UN2 UN3 = , N ≠ 。

设A = ( ) ∈ C ,N = { 1 , 2 , … , ),记 R ( A ) = ∑l a I I
( Vf , J∈ N) ,Z + :{ l , 2 …)

主要结果
N l = { i ∈ N : 0 < f t j ,N 2 = { i ∈ N Βιβλιοθήκη 音 < } a i { < }

阵,则 为非奇H 一 矩阵 。 引理2 _ 5 ] :设 A=( ) ∈C ,且为具有 非零元素 链对角 占优矩 阵,则 为非奇H 一 矩 阵。 如 为非奇H 一 矩 阵,则 的主对角线元素非零 ,且至少 有 一个严格对 角 占优行 ,即 N ≠ 。如果 N — UN2 UN = , 则 为非 奇 异H 一 矩 阵 ,故在 本 文 中总 假 定 a ≠0( V i ∈ N ) ,

非奇异H-矩阵的一组新判据

非奇异H-矩阵的一组新判据
放 缩技 巧 , 得 出非奇 异 日 一 矩 阵一 组新 的判 别方 法 , 并 将其 推广 到不可 约情 形和具 非零 元素链 情形 .
( 行) 严 格对 角 占优矩 阵¨ j . 定义 1 E 2 3 设 A =( n )∈C , 若 存在正对 角 矩 阵 D, 使得 A D 为严格 对角 占优矩 阵 , 则称 A 为广 义对角 占优矩 阵 ( 或 称 A为非 奇异 日 一矩 阵 ) .
A b s t r a c t : N e w j u d g i n g me t h o d o f n o n - s i n g u l a r H - m a t i r c e s w a s g i v e n t h r o u g h a p p r o p i r a t e l y i m p r o v i n g s o m e
Vo 1 . 2 8 N o . 3
2 0 1 3年 6月
J u n .2 01 3
文章编 号 : 2 0 9 5— 4 7 6 X( 2 0 1 3 ) 0 3— 0 0 9 8— 0 4
非奇异 日一矩阵的一组新判据
崔润卿 , 闫学华
( 河南理 工大 学 数 学 与信 息科 学学 院 ,河南 焦作 4 5 4 0 0 0 ) 摘要 : 从矩 阵本 身元 素 出发 , 就 某些论 断进行 适 当改进 , 给 出 了非 奇异 日一矩 阵新 的判 别 方 法. 数 值 例 子表 明 , 新判 据 比原有 结果有 更 大的适 用 范围.
0 引 言
H一 矩 阵 的 应 用非 常 广泛 , 在 计 算 数 学 和 矩 阵 理论 的研 究 中也很 重 要 , 因此判 别 一 个 矩 阵是 否 为
R i ( A )=∑ l a I , =1 , 2 , …, n ( n ( A ) 简写为R ,

非奇异H-矩阵的一个简捷判据

非奇异H-矩阵的一个简捷判据

Abt c: e ( ∈ s atL t r A一 n )
,i teee it a 0 1 hc a k a ≥R A) 。A)b ih f h r xss ∈( ,)w i cnma e I h I ( S一 ( er t g
fr o ∈N一 { , , , ) h nA i cl da to k i o al d mia tmar . ecn e t s V 1 2 … ,te s al nOsrws i a n l o n n ti Th o cp e d g y x i
n n arx a tm t ;
1 基本概念及 引理
非奇异 J 矩 阵在数学物理等众多领域中的 } 重要 用途 , 引 了许 多作 者 对 该矩 阵类 的研 究 兴 吸 趣 [ , 在 实际应 用 中判 定一 个 矩 阵是 否 为 肛 1 但 ]
矩 阵却 十 分 困难 。因此 研 究 它 的 简 捷 实 用 的 判
非 奇 异 H- 阵 的一 个 简捷 判 据 矩

摘 要 : A一( ∈ 设 n)
琦 , 宋岱 才 , 路 永 洁
( 辽宁石油化工大学 理学 院 , 辽宁 抚顺 1 3 0 ) 10 1
, 若存在 a O 1 , Vi I I ∈( ,) 使 N,1 ≥R ( s一 ( ) 则称 A为 Os o k 对 角 占 E 2 A) A , t wsi r
£ ,∈ 7 £
∑ I I S( ) ∑ I I 0 , 一 n A , 1 ∈N f n N 一{
£ , 七 7 £ I

< I I ) , 一{∈NII I ) 。 n ≤R ( )N i n >R ( ) A A

因为 当 N 一 时 , 一定 是非 奇异 H- 阵 ; A 矩 当 N 一 时 , 一定 不是 非奇 异 H_ 阵 , A 矩 故本 文 总假 定 N ≠ , N ≠ , 且 又记

H-矩阵的实用判定

H-矩阵的实用判定

1 当 V E 时, l l I ) J 有 : 。 >∑ l =f+
E >O , Ⅳ, }

设 A为对角元非零 的 n 阶方阵 , o= 令
A口 ( )表 行 列 足 码 皆 为 口 中 元 素 的 A 之 主 子 阵 ,则
∑ 【 。 2 当V E时, I I l 是 . 存 ) . 有I =∑ 。 对V E都 , 6 但 , ,
设』 4=( ( ) o) E c 不可约, l ^ ( ) V Ⅳ , 若 I A , E 0
且 Ⅳl , ≠ 则称 为不可 约对角 占优矩阵 , 且有 A 。 E
定理 1
Ⅳ,2 。 定∑ 一 0 l ≠ 规 Ⅳ 。
在文 [ ]中有定理 2如下 : 1

事实上, 此定理仅 当对 V Ⅳ , E 2均有 1 >2时才成 I n 立。这 是 因 为 仅 当 1 > 成 立 ,才 有 r+8 > I 0

2 主 要 结 论
引理 1
o ’ 陀南
:r E 2 ,Ⅳ .

设 正对角矩 阵 =d { ,2 … }其 中 i , Ⅳ1 l , , =l E ; 贝 日 =A = ( 4 6)满足 :
设 A ( )r E c ,
且对 V . 都存在 0I。 …。 E , , ,吐, ≠O . 则 A为非奇 异 H一 ,, ,
E2 若I I z Ⅳ , 。 > ) +∑ l IV E。 为 奇 r Ⅳ则A 非 异H 矩 ’ 一
阵。
证明 因为对 V Ⅳ , E 2均有R ≠0 l l 所以 ≠ ,钆 >2 ,

3当 2,r ) VⅣ 由 E时 赢
得 lI , I, + 所 r

非奇异H-矩阵的一组判定条件

非奇异H-矩阵的一组判定条件

非奇异H-矩阵的一组判定条件∗崔静静;陆全;徐仲;安晓虹【摘要】Nonsingular H-matrices has a wide range of applications in computational mathe-matics, physical mathematics, biology, matrix theory and control theory, etc. How to specify nonsingular H-matrices effectively has always been paid attention. In the paper, by applying k-partition of matrices index set, a set of determinate conditions for nonsingular H-matrices are given, which improve and generalize some recent related results. The effectiveness of these determinate conditions in this paper is illustrated with numerical examples.%非奇异H-矩阵在计算方法、物理数学、生物学、矩阵论、控制理论等领域有着广泛的应用,如何有效地判定一个矩阵是否为非奇异H-矩阵,一直是人们关心的问题。

本文利用矩阵指标集的k-级划分,给出了非奇异H-矩阵的一组判定条件,改进和推广了近期的相关结果,并用数值算例说明本文判定方法的有效性。

【期刊名称】《工程数学学报》【年(卷),期】2016(033)002【总页数】12页(P163-174)【关键词】非奇异H-矩阵;对角占优矩阵;不可约;非零元素链【作者】崔静静;陆全;徐仲;安晓虹【作者单位】西北工业大学应用数学系,西安710072;西北工业大学应用数学系,西安710072;西北工业大学应用数学系,西安710072;西北工业大学应用数学系,西安 710072【正文语种】中文【中图分类】O151.211 引言在实际应用中如何有效地判定一个矩阵是否为非奇异H-矩阵,一直是人们关注的问题.近年来国内外众多学者对非奇异H-矩阵进行了深入的研究[1-11].本文利用矩阵指标集的k-级划分给出了非奇异H-矩阵一组判定条件,该判定条件推广和改进了已有的相关结果,丰富和完善了非奇异H-矩阵的判定方法.用Cn×n表示n×n阶复矩阵的集合.设矩阵的指标集的k-级划分为记在本文总假设定义1 设如果则称A为严格对角占优矩阵,为A∈D;若存在正对角矩阵X,使得AX∈D,则称A为广义严格对角占优矩阵(即A为非奇异H-矩阵),记定义2 设若存在使得则称A为α-对角占优矩阵,记为若式中的不等式均严格成立,则称A为严格α-对角占优矩阵,记为若存在正对角矩阵X,使得则称A为广义严格α-对角占优矩阵,记为若式中至少有一个严格不等式成立且A不可约,则称A为不可约α-对角占优矩阵,记为;若对式中每个等式成立的下标i,都存在非零元素链满足则称A 为具非零元素链α-对角占优矩阵,记为引理1[1] 设若满足下列条件之一,则1)2)3)引理2[2] 设若存在正对角矩阵X,使得则2 非奇异H-矩阵的一组判定条件利用α-对角占优矩阵的性质,并利用划分矩阵指标集的方法,给出了如下的判定非奇异H-矩阵的新充分条件.记定理1 设存在使得对任意的,有令Wα为所有满足以上严格不等式的Nt之并集,若下列条件之一成立,则1)Wα=N;2)A为不可约矩阵,且3)对任意的存在非零元素链,使得证明由Ri/=0知,N.对,由Wα定义知从而存在正数ε,使得取正对角矩阵令其中不失一般性,设1)对任意的由(1)、(2)及得2)对任意的有综上所知:且:1)若Wα=N,则2)因B不改变A的不可约性,且故由定义2知3)因B不改变A的非零元素链,故由定义2知于是,由引理1知再由引理2知注1 文献[4]中定理2.1(III)是本文定理1当k=1时特例;文献[7]中定理2为本文定理1当k=2,α=1时特例;文献[9]中定理1为本文定理1当α=1时特例.记定理2 设存在使得对任意的有且若A还满足下列条件之一,则1)2)A为不可约矩阵,且3)对任意的存在非零元素链使得图1中阴影部分为空白部分为图1:J1(α),J2,(α),J3(α)之间关系图证明由Ri/=0知且由式(3),有取正对角矩阵令其中下证(a)对任意的首先,考虑情形.当时,有从而其次,考虑与至少有一个不为零的情形. 故对任意的(b)对任意的当时,有当时,有综上所述:且:1)由(b)可知,当J1(α)=Ø时,有由(a)可知,当时,有故当时,2)当时,有由于故由(a)及(b)可知,当时又因B不改变A的不可约性,故若则3)由于对任意的存在非零元素链使得故B具非零元素链,则于是由引理1知再由引理2知注2 文献[4]中定理2.2(II)是本文定理2当k=2时特例;文献[9]中定理2为本文定理2当α=1时特例;文献[10]中定理1为本文定理2当都是单点集,并且都是A的对角占优行,而Nk是A的非对角占优行集时特例.3 数值算例例1 设矩阵则用文献[3]中定理1(3°),文献[4]中定理2.1(III),文献[10]中定理1及文献[11]中定理1均不能判定A是否为非奇异H-矩阵,而用本文定理1可判定A为非奇异H-矩阵.事实上,对文献[3]中定理1,有对文献[10]中定理1,有且对文献[11]中定理1,有且而对本文定理1,取α=0.1,k=3,即则满足本文定理1条件(1),故用本文定理1可判定A为非奇异H-矩阵.事实上,取正对角矩阵D=diag(1,1,5,0.5,1,1,1,0.5,1)时,有即A确为非奇异H-矩阵.例2 设矩阵则用文献[3]中定理2(2°),文献[4]中定理2.2(II),文献[10]中定理1及文献[11]中定理1均不能判定A是否为非奇异H-矩阵,而用本文定理2可判定A为非奇异H-矩阵.事实上,在文献[3]中,有且在文献[4]中,对任意的均有且令则对任意的有在文献[10]中,有且而对本文定理2,取α=0.1,k=3,即则且满足本文定理2条件(1),故用本文定理2可判定A为非奇异H-矩阵.事实上,取正对角矩阵D=diag(1,1,2,0.5,0.5,1,1,0.5,1)时,有即A确为非奇异H-矩阵.参考文献:[1]Sun Y X.An Improvement on a theorem by ostrowski and its applications[J].Northeastern Mathematical Journal,1991,7(4):497-502 [2]Liu J Z,Zhang C Q.Some criteria for nonsingular H-matrices[J].Natural Science Journal of Xiangtan University,2008,30(3):21-29[3]徐仲,陆全.判定广义严格对角占优矩阵的一组充分条件[J].工程数学学报,2001,18(3):11-15 Xu Z,Lu Q.A set of sufficient condition for identifying generalized strictly diagonally dominant matrices[J].Chinese Journal of Engineering Mathematics,2001,18(3):11-15[4]匡巧英.H-矩阵和广义H-矩阵的一些判别方法[D].湘潭:湘潭大学,2013 Kuang Q Y.Some determinate conditions for nonsingular H-matrices and generalized H-matrices[D].Xiangtan:Xiangtan University,2013[5]孙玉祥.广义对角占优矩阵的充分条件[J].高等学校计算数学学报,1997,19(3):216-233 Sun Y X.Sufficient condition for generalized dominant matrices[J].Numerical Mathematics a Journal of ChineseUniversities,1997,19(3):216-233[6]王磊磊,席博彦,刘建州.非奇异H-矩阵的几个充分条件[J].高校应用数学学报,2014,29(1):55-62 Wang L L,Xi B Y,Liu J Z.Several sufficient conditions for judging nonsingular H-matrices[J].Applied Mathematics a Journal of Chinese Universities,2014,29(1):55-62[7]侯进军,李斌.H-矩阵的一组新判定[J].应用数学学报,2008,31(2):266-270 Hou J J,Li B.Some new condition for nonsingular H-matrices[J].Acta Mathematicae Applicatae Sinica,2008,31(2):266-270[8]谢清明.判定广义对角占优矩阵的几个充分条件[J].工程数学学报,2006,23(4):757-760 Xie Q M.Sufficient condition for generalized diagonally dominant matrices[J].Chinese Journal of EngineeringMathematics,2006,23(4):757-760[9]冷春勇.非奇异H-矩阵的判定[J].应用数学学报,2011,34(1):50-56 Leng CY.Criteria for nonsingular H-matrices[J].Acta Mathematicae Applicatae Sinica,2011,34(1):50-56[10]黄廷祝.非奇H-矩阵的简捷判据[J].计算数学,1993,15(3):318-328 Huang T Z.Some simple determinate conditions for nonsingular H-matrices[J].Mathematical Numerica Sinica,1993,15(3):318-328[11]Gan T B,Huang T Z.Simple criteria for nonsingular H-matrices[J].Linear Algebra and its Applications,2003,374:317-326。

非奇异H-矩阵的简捷判据

非奇异H-矩阵的简捷判据
No
;i , i X =1 V eⅣ2 . 难 验 证 B= }不 = (『∈ Do 6) , .
同时 由所 设 条 件 知 Ⅳn =( ,所 以 B=XA满 足 ( ) 2 j 定理 1的条件,所 以由引理 4知 为 非奇异 H 矩 一
阵.

+I , ,
( 下转第2 页) 2
R ( } ,则 称 A 为 非 零元 素链 一 角 占优 矩 i ≠ ) 对
阵.
2 主 要 结 论
引理 1 设 A=(i ∈C ,如果 A 为严 格 o一 a ) ” j c
对角 占优矩 阵,则 A 为非奇 异 H 矩 阵[. 一 ¨ 引理 2 设 A=(i ∈C ,A 为非 奇异 H一 a) j 矩 阵 当且 仅 当 A 为广义 严格 一 角 占优矩 阵…. 对




P =


x 一q( ) < , ( R ) A 1 从而对 f Ⅳ 有 “> < ∈ 一 。 十 f 。

6 ( +(一 R ( . c ) 1 )i )
同 时 对 V e(, a 01 ), Vi 一Ⅳ+UⅣ2 由 e( ) ,
N = 2 aJ () ( 6 , o N 有l > A +1 c ) 再由A D q —) ( ∈o
当 指 标 集 Ⅳ+ 2 时 ,对 V6 01 有 A∈ , :( j c , ∈( )
同样 A 为非 奇异 H 矩 阵. 一

t  ̄N2 t , ̄
定理 2 设 A=( ) ” ∈C ,且 Ae ,若对任
定理 5 设 =( ,∈C ,且 ∈D , 对任 ) o若
证 明 当 指 标 集 ≠( 时 , 取 使 得 0 2 j <

非奇H-矩阵的充要条件

非奇H-矩阵的充要条件
J N 2, ∈ ≠ i
非 奇 H 矩 阵 . 引 理 2可 知 A 为 非 奇 H 矩 阵 . 由
必 要 性 V ∈N , f l ∑ I J 且 V ∈N ,∑ I f= , “ ) )若 有 以 > i “ , i “ =0 = “ f ∑ f f则A为非奇 H 矩阵. > “ , 一
1 79 9 .
[ ] Vag . eur gterms nda o a d miac[] ier g baAp 1,9 6 1 :— 9 9 raR S Onrc ri h oe i n l o n neJ .Lna e r n o g Al p. l 7 ,3 1 .
[ 摘
要条件.
要] 推广‘ 非 奇 H 矩 阵 的 条件 ” 文 中 的 主 要 结 果 , 到 一 类 特 殊 矩 阵 为 非 奇 H一 阵 的 充 分 必 了“ 一 得 矩
[ 关键 词] 非 奇 H 矩 阵 ; 角 占优 矩 阵 ; 对 角 阵 ;置换 矩 阵 对 正 [ 圈 分类 号] O1 1 2 中 5.1 [ 献 标 识 码] A 文 [ 文章 编 号] l7 ~4 4 2 1 ) 10 2 —3 62 15 ( 0 10 —180
t - 2, ( N ≠ i
注 当 NI { ∈ i& ≤ 以 ( } Nz={ ∈ I“ > 以 ( } , 论 2即 为 文 [ ] 的 定 理 1 一 i i A) , = i I = J A) 时 推 1中

此 处 N N 满 足 N , UN。 一N, nN。 N 一 .
VCN , z f ∑ , f ∑ > i ≥
i N ≠i ∈ i J N ・ ≠ ∈ J
{ ,
故 A( ) 非 奇 H一 阵 . N 是 矩

非奇异H-矩阵判定的新条件

非奇异H-矩阵判定的新条件

维普资讯
70 5






第 2 卷 5
i( t a 而 E i Nr I

∑ II

EN 2 \
芦r 4、一
I I 竺 n :
定理1 设 ∈Mnc,若对任 意 i () ∈N1 ,有
一 % 一 >
则 是非奇异H_ 阵。 矩
o 十 一 ] n o j 一 n 一
r“ ∑ I r ∑ II II 。 。 十 。, t
t EN1 t N2t E , #i
证 明 由r 的定义 ,显然有0 r<1 V ∈Ⅳ2 , i 。从而 ,对任意i ∈N2 ,有
即 ( ra{ i ) ] I ∈N2 i,V ,故
2 非奇异H一 矩阵判 定的充 分条件
设 A= (i) ( ,对任 意 i aj ∈ ) ∈N2 ,记

m ax
( 是
)d ∑ +∑l A r 0 P一 t ) Et Nl ,
2t ,≠i
收稿 日 : 0 70 —2 作者简介:庹清 (9 4 l 月生) 期 20—3 . 0 16年 0 ,男 ,博士 ,副教授. 研究方 向:数值代数 、矩阵理论 基金项 目:国家 自然科学基金(0 7 14 ;湖南省教育厅科研基金(6 00 . 16 16 ) 0 A 7)
B: ∑ I I ) o n
t N t E 1 #i ,
<%I I
、 , 、 /
l j
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第4 期
庹清 :非奇异H一 阵判 定的新条件 矩
71 5
Байду номын сангаас
当 ∑ ft≠0 0 I 时,由( 有 3 )

非奇异块α2-对角占优矩阵新的实用简单判据

非奇异块α2-对角占优矩阵新的实用简单判据

’ 若 满 足 下 列 条 件 之 一 则 是 非 奇 异 块 肌 矩 阵 。
( 3 ) V f ∈ 一 = 一 W , 有 非 零 元 素 链 0 埔 I I A l I . . ・ 0 A ‘ j , O , ∈ ≠ ( 2 j 。
证 明:由定义知 , 0< <1,当 i ∈ 时 0< <1 ,则存在正实数 s 使得
第2 6 卷 第3 期
2 0 1 3年 6月
文 山学院学 报
J OURNAL OF WE NS HAN UNI VERS I T Y
Vo 1 . 2 6 No . 3
J u n . 2 0 1 3
非奇异块 O c 2 一 对角 占优矩阵新的实用简单判据
李艳艳
收 稿 日期 :2 0 1 2—1 0—2 9
( 3 ) 是 块a : 一 对 角 占 优 矩 阵 , 且 对 每 一 满 足 I l = R i o ) 口 C f 0 ( ) 卜 的 足 码f 0 都 有 非 零 元 素 链
显然,块严格 . 一 对角 占优矩阵就是块严格对 角占优矩 阵,非奇块 矩阵的主对角元全非零。因此均 为 非 奇 异 , 且 对 任 意 的 f 有 > ∑ 0 A ( ) , 则 称 为 块 严 格 对 角 占 优 矩 阵 ; 若 存 在 一 i E  ̄t x - = ( , , … , ) 使 得 I I . ∑ < 成 立 ,
( 2) A 是块 不可约 一对角 占优 矩阵 , ∈( 0 ,1 】 ,且 J( )=( 2 j ;
I I I l l I I 1 . . ・ 0 A 0 ; c O , 使 侧 I I r > ( ) ( ) 卜 口 , 则 为 非 奇 异 块 矩 阵 。

一组非奇异H-矩阵的新判据

一组非奇异H-矩阵的新判据

定义 1 】 设 A=(i ∈MnC ,且不可约,满足 l i≥R ( )i ) 【 a) j () a l t (∈N 且至少有一个严格 i A
不等式成立 ,则称 A为不可约对角 占优矩阵 .
收稿 日期: 0 90 -9 作者简介:韩涛 (9 2 月生) 2 0 —61 . 1 8 年5 ,男,硕士. 研究方 向:数值代数与矩阵理 论

称 A为具有非零元素链对 角 占优 矩阵.
引理 1 l 设 A= (t ∈ 【 6 aj )
( ,且为不可约对角 占优矩阵 ,则称 A为非奇异 H 矩阵 . ) .
引理2 l 设 A = ( j 【 0 a )∈ i
异 H 矩 阵. .
( ,且为具有非 零元素链对 角占优矩阵,则称A为非奇 )
阵 ( A是非奇异 H 矩阵【) 即 一 ,记 A ∈D ] .又记
N { N < 三) N { N去< R, : l R, t :tl<t : ∈ 0。 i : ∈ R 。 )
N ={∈ I ) N ={∈ 1 I ) 3 i N: { 口 = , 4 i N: “> . 0
显然 N= N1 UN2 3 uN uN4 .若 Nl uN2 N3 咖 u = ,则 A ∈D.若 A是非奇异 H 矩阵 , 至 一 少有 一个 对角 占优 行 ,即 N4≠ ,因此我 们总 假设 N 2 l N N3≠ 咖 4≠ .另外 ,由 u u ,N 于 H 矩 阵的主对角元素均非零,所 以文中涉及矩 阵其对角元均假设为非零 . 一
1I ∑ II N, 0≠ “ 。 ,V ∈ 3 托 i
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非奇异H-矩阵的一组新判定方法

非奇异H-矩阵的一组新判定方法

非奇异H-矩阵的一组新判定方法∗王磊磊;薛媛;刘建州【摘要】Nonsingular H-matrix plays a significant role in the control theory, the scientific computation and the applications in engineering. However, it is difficult to specify a non-singular H-matrix in practice. In this paper, we partition the row index set by studying the elements of a matrix, and construct a positive diagonal matrix. Then, we apply some tech-niques in inequalities to obtain a new criterion for nonsingular H-matrices. We also obtain several similar results in the cases of irreducible matrices and matrices with non-zero elements chains. These consequences improve and generalize the related results, and the advantage of the proposed consequences are illustrated by several numerical examples.%非奇异H-矩阵在控制理论、科学计算和工程应用中具有重要的作用,但在实际中要判定一给定矩阵为非奇异H-矩阵是有难度的。

本文通过研究给定矩阵元素的性质,对矩阵元素的航标集进行分割,巧妙地构造正对角矩阵和运用不等式的放缩方法,给出了非奇异H-矩阵的一组新的实用性新判定方法。

关于非奇异H-矩阵的一类充分条件

关于非奇异H-矩阵的一类充分条件

关于非奇异H-矩阵的一类充分条件王磊磊;宝音特古斯【摘要】In this paper, a kind of local doubly diagonally dominant matrices is introduced, and some new criteria for nonsingular H-matrices are obtained according to the kind of local doubly diagonally dominant matrices.A numerical example is also given to illustrate the effectiveness of the proposed results in the end.% 提出了一类局部双对角占优矩阵,并据此给出了其为非奇异H-矩阵的新判据,最后通过数值实例说明了所得结果的有效性。

【期刊名称】《内蒙古民族大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】4页(P365-368)【关键词】广义严格对角占优矩阵;非奇异H-矩阵;不可约矩阵;非零元素链;局部双对角占优矩阵MR(2000)主题分类15A57【作者】王磊磊;宝音特古斯【作者单位】内蒙古民族大学数学学院,内蒙古通辽 028043;内蒙古民族大学数学学院,内蒙古通辽 028043【正文语种】中文【中图分类】O151.21非奇异H-矩阵在矩阵理论、计算数学、控制论及其它许多领域中有着重要的实用价值,但能简捷有效的判定其方法却较少,文〔1~6〕分别给出了一些实用的判别方法.本文基于文〔1~9〕首先提出一类局部双对角占优矩阵的定义,然后给出非奇异H-短阵的若干实用新判据,最后用数值实例说明这种判别法的有效性.令Cn×n为n阶复矩阵的集合.设A=(aij)∈Cn×n,记:定义1.1设若对任意的i∈N,有则称A为严格对角占优矩阵,记为A∈D.若存在正对角阵X,使得AX∈D,则称A为广义严格对角占优矩阵(即A是非奇异H-矩阵),记为A∈D¯.定义1.2设不可约.若||aii≥Λi(A)(∀i∈N),且至少有一个严格不等式成立,则称A 为不可约对角占优矩阵.定义1.3设若且至少有一个严格不等式成立,以及对每一个等式成立的下标i存在非零元素链满足则称A为具非零元素链对角占优矩阵.引理1.1〔9〕设且A为不可约对角占优矩阵,则A∈D¯.引理1.2〔9〕设且A为具非零元素链对角占优矩阵,则A∈D¯.引理1.3〔10〕设若存在正对角矩阵D,使得AD∈D¯,则A∈D¯.熟知,若A为非奇异H-矩阵,则A至少有一个严格对角占优行〔11〕.当N2=φ时,显然A∈D,此时A∈D¯;当N1=φ时,A不可能为非奇异H-矩阵,故在本文中总假设添加N1≠φ,N2≠φ,且矩阵A的主对角元均非零.定义2.1设若且成立,则称A为局部双对角占优矩阵,记为A∈LD0;若式(2.1)中的不等式都是严格的,则称A为严格局部双对角占优矩阵,记为A∈LD.定理2.1设且∀j∈N1,i∈N2满足下列条件之一:那么(i)若A∈LD,则A∈D¯.(ii)若A不可约,且式(2.1)中的不等式至少有一个是严格的,则A∈D¯.(iii)设对任意A都有非零元素链使得这里且i∗使得其中则A∈D¯.证(a)设A满足(i),且式(I)成立.由于A∈LD,则再由和式(2.2)可推得,对任意事实上,若则对任意的j∈N1,有r=0,Mj(A)=0,这样就会使式(2.2)两边同时为零,故产生矛盾.因此0<r<1,∀j∈N1.从而对任意的j∈N1,有即Mj(A)≤r|ajj|,故进而可得因此,有和αj(A)>0,∀j∈N1.又根据A∈LD可得而由(I)知0≤mi≤1,β≤α,于是结合式(2.2)可得进而有故存在d>0,使得取其中则X是正对角阵.记下证B∈D.对任意的i∈N2有对任意的i∈N2有故对任意的i∈N2,恒有||bii>Ri(B),从而A∈D¯.若A满足(i)且有(II)成立,我们亦可类似证明.证毕.(b)若A满足(ii)且有(I)成立,因A∈LD0,故式(2.1)成立且可得同时至少有一个严格不等式成立.由(I)可得由式(2.4)和式(2.5)可得且至少有一个严格不等式成立.于是又因A不可约,则一定存在故因而存在d>0,使得取记,其中对任意的j∈N1有对任意的i∈N2有故对任意的i∈N有||bii≥Ri(B).又前面已得Kj≥mi,j∈N1,i∈N2,且至少有一个严格不等式成立,故||bii≥Ri(B)(i∈N)中也至少有一个严格不等式成立.否则,由||bii=Ri(B)(∀i∈N2)得Kj=mi(j∈N1,i∈N2),这与前面已得(Kj≥mi,∀j∈N1,i∈N2,且至少有一个严格不等式成立)相矛盾.因A不可约,故B=AX也不可约,从而由引理1.1和引理1.3知A∈D¯.若A满足(ii)且有(II)成立,我们亦可类似证明.证毕.(c)若A满足(iii)且有(I)成立,由假设知取其中当i∈{j1,…,jk}时,有当i∈{i1,…,il}时,有当i∈(N1-{j1,…,jk})⋃(N2-{i1,…,il})时,类似于(ii)的证明,可证得||bii≥Ri(B).由假设知,B=AX为具非零元素链对角占优矩阵,故由引理1.2和引理1.3知A∈D¯.若A满足(iii)且有(II)成立,我们亦可类似证明.证毕.例1设矩阵显然,N1={3,4},N2={1,2}.若采用文〔6〕定理1来判定,易见可见矩阵A不满足文〔6〕定理1的条件.若采用文〔4〕定理1来判定(仍采用原文〔4〕中的记号来说明),易见故矩阵A不满足文〔4〕定理1的条件.若采用本文定理2.1来判定,取α=3,β=2,通过计算可得由此可见且满足定理2.1的条件,故A∈D¯.〔1〕黄廷祝.非奇异H-矩阵的简捷判据〔J〕.计算数学,1993,15(4):318-328. 〔2〕黎稳.关于广义对角占优矩阵判别的注记〔J〕.高等学校计算数学学报,1997,(1):93-96.〔3〕朱砾,刘建州.广义H-矩阵的一组充分条件〔J〕.应用数学和力学,2007,28(11):1333-1339.〔4〕高中喜,黄廷祝,王广彬.非奇H-矩阵的充分条件〔J〕.数学物理学报,2005,25A(3):409-413.〔5〕逄明贤.局部双对角占优矩阵及其应用〔J〕.数学学报,1995,38(4):183-188.〔6〕Taibin Gan,Tingzhu Huang.Simple criteria for nonsingular H-matrices 〔J〕.Linear Algebra Appl.,2003,374:317-326.〔7〕常秀玲.有按回路对角占优系数矩阵的齐次线性方程组〔J〕.内蒙古民族大学学报(自然科学版),2006,12(4):6-7.〔8〕包金山,宝音特古斯.关于一个矩阵不等式的推广〔J〕.内蒙古民族大学学报(自然科学版),2008,23(2):121-124.〔9〕R S Varga.On recurring theorems on diangonal dominance〔J〕.Linear Algebra Appl,1976,13:1-9.〔10〕A Berman,R J Plemmons.Nonnegative Matrices in the Mathematical Sciences〔M〕.Philadelphia:SIAM Press,1994.〔11〕逄明贤.广义对角占优矩阵的判定及应用〔J〕.数学年刊,1985,6A(3):323-330.。

非奇异H-矩阵的判定及其在神经网络系统中的应用

非奇异H-矩阵的判定及其在神经网络系统中的应用

非奇异H-矩阵的判定及其在神经网络系统中的应用王峰【摘要】针对在实用中判别H-矩阵的困难性,通过对矩阵行标作划分的方法,给出了判定非奇异H-矩阵的一组新条件,改进了近期的相关结果,并给出其在神经网络系统中的应用.相应数值示例说明了结果的有效性.%Nonsingular H-matrices play a very important role in the research of matrix analysis and numerical algebra. But it is difficult to determine a nonsingular H-matrix in practice. In this paper, some sufficient conditions for nonsingular H-matrices are obtained according to the partition of the row indices, some related results are improved, and its application on neural network system is given. Advantages of results obtained are illustrated by a numerical example.【期刊名称】《江南大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2012(011)001【总页数】4页(P95-98)【关键词】非奇异H-矩阵;对角占优性;不可约;非零元素链;神经网络系统【作者】王峰【作者单位】菏泽学院数学系,山东菏泽274015【正文语种】中文【中图分类】O151.21非奇异H-矩阵不仅是计算数学和矩阵理论的重要研究课题之一,而且在生物学、物理学、经济数学等诸多领域有着重要的实用价值,但其数值判定却比较困难。

近年来,很多专家和学者都对其进行了广泛探讨,并给出了一些很好的充分条件和必要条件[1-14]。

非奇异H矩阵的判定

非奇异H矩阵的判定

非奇异H矩阵的判定杨春瑜【摘要】给出了非奇异H矩阵的若干新的判定条件.这些判定条件非常方便实用.【期刊名称】《吉林化工学院学报》【年(卷),期】2015(032)004【总页数】5页(P90-94)【关键词】严格对角占优矩阵;广义严格正对角矩阵【作者】杨春瑜【作者单位】吉林化工学院理学院,吉林吉林132022【正文语种】中文【中图分类】O151.21非奇异H矩阵是一类在工程与科学计算中有着广泛应用的特殊矩阵.例如在实践中经常遇到的线性方程Ax=b.当系数矩阵为非奇异H矩阵时,许多经典的迭代法均是收敛的.因此寻找H 矩阵简单实用的判别法非常有意义.本文用Cn×n表示阶复矩阵的集合,设i,j∈ N={1,2,…,n}定义1 设A=(aij)n×n∈ Cn×n,若∀i∈N有 aij>Λi(A).则称A为严格对角占优矩阵,若存在正对角矩阵D,使AD是严格对角占优矩阵,则称A为严格对角占优矩阵,也称A为非奇异H矩阵.定义2 设A=(aijn×n∈Cn×n,若A是不可约矩阵,若满足 aii>Λ.且至少有一个不等式是严格的,则称A为不可约对角占优矩阵.引理1 A=(aijn×n∈Cn×n.若A是不可约对角占优矩阵,则A为非奇异H矩阵.因为当A=(aijn×n∈Cn×n时,若存在i∈N,使Λi(A)=0,则A不是非奇异H矩阵,若存在i∈N,使Λi(A)=0,则A可以降阶处理.因此作为约定,当i∈N时[1],本文总设aij≠0,Λi(A)≠0.同时记N1={i∈N‖aii<Λi(A)};N2={i∈N‖aii>Λi(A)}由定理的条件知(10)式中至少有一个严格不等式成立.再由A是不可约矩阵知B是不可约矩阵,则B是不可约对角占优矩阵.故由引理1知B是非奇异H矩阵.则A是非奇异H矩阵.证明:由(12)式知综上知B是严格对角占有矩阵,则A是非奇异H-矩阵.定理4设A=(aij∈cn×n)是不可约矩阵.若∀i∈N1且(16)式中至少有一个不等式成立,则A是非奇异H-矩阵.证明:由(16)式知∀i∈N1有由定理条件知(18)式中至少有一个不等式是严格的.再由A是不可约矩阵知B是不可约矩阵.则B是不可约对角占优矩阵.由引理1知B是非奇异H-矩阵.则A是非奇异H-矩阵.参考文献:【相关文献】[1]张晋芳,杨晋,任艳萍.非奇异H-矩阵的新判定[J].数值计算与计算机应用,2013,4(3):161-166.[2]干泰彬,黄廷祝.非奇异H矩阵的实用充分条件[J].计算数学,2004,26(1):109-116.[3]庚清,朱砾,刘建州.一类非奇异H矩阵判定的新条件[J].计算数学,2008,30(2):177-182.[4]江阳.非奇异 H-矩阵的实用判定[J].武夷学院学报,2013,32(2):57-59.[5]肖丽霞,高会双,韩贵春.一组判定非奇异H-矩阵的含参数充分条件[J].湖北工业大学学报,2015(1):118-121.[6] A,Berman,R,J,Plemmons,Nonnegetive matrices in the mathematical sciences,SIAM Press[J].Phildelphia,1994:773-736.[7] Sun Yuxiang,Improvement on a theorem by strowski and its Applications[J]Northeast Math.,1991.7(4):497-502.[8]谢清明.H矩阵的实用判定注记[J].应用数学学报,2006,29(6):1080-1084.[9]莫宏敏,刘建州.非奇异H矩阵的新判据[J].高等学校计算数学学报,2007,29(4):303-310.[10] S.X.Tian,Criteria Conditions for Generalized Diagonally Dominant Matrices [J].Chinese Quarterly Journal of Mathematrucs,2007,22(1):63-67.。

非奇异H-矩阵的几个判定条件

非奇异H-矩阵的几个判定条件

非奇异H-矩阵的几个判定条件李真好;余敏;莫宏敏【摘要】根据非奇异H-矩阵的性质构造系数,选取正对角因子,得到了非奇异H-矩阵的几个新的判定条件,并通过数值实例验证了判定条件的有效性.【期刊名称】《吉首大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2018(039)006【总页数】5页(P10-13,25)【关键词】非奇异H-矩阵;不可约;非零元素链;判定条件【作者】李真好;余敏;莫宏敏【作者单位】吉首大学数学与统计学院,湖南吉首416000;吉首大学数学与统计学院,湖南吉首416000;吉首大学数学与统计学院,湖南吉首416000【正文语种】中文【中图分类】O151.21非奇异H矩阵是一类特殊矩阵,在计算数学、经济数学和控制论等领域都有广泛的应用.如何给出非奇异H-矩阵的简捷的判定条件,一直是研究的热点[1-9].笔者拟改进文献[2]的主要结果,给出非奇异H矩阵的几个新的判定条件.1 相关定义和引理用Cn×n表示n阶复矩阵的集合,设A=(aij)∈Cn×n,N={1,2,…,n},记显然Ni∩Nj=Ø(i≠j;i,j=1,2,3).若N3=N,则称A为严格对角占优矩阵.严格对角占优矩阵集合记作D.若A为非奇异H-矩阵,则A至少有1个严格对角占优行,即N3≠Ø,因此总假设N1∪N2≠Ø,N3≠Ø.定义1[2] 设不可约矩阵A=(aij)∈Cn×n,满足|aii|≥Λi(A),i∈N,且至少有1个严格不等式成立,则称A为不可约对角占优矩阵.定义2[2] 设A=(aij)∈Cn×n,满足|aii|≥Λi(A),i∈N,且至少有1个不等式严格成立,以及对每一个等式成立的下标i存在非零元素链a ij1aj1j2…ajk-1jk,满足|ajkjk|>Λjk(A),则称A为具有非零元素链的对角占优矩阵.引理1[3] 设A为不可约矩阵,X为正对角矩阵,若B=AX,则B也为不可约矩阵.引理2[4] 设A=(aij)∈Cn×n,若存在正对角矩阵X使得AX是非奇异H-矩阵,则A也是非奇异H-矩阵.2 主要结果及其证明设A=(aij)∈Cn×n,记定理1 设A=(aij)∈Cn×n,若(1)(2)则A为非奇异H-矩阵.证明由假设,对于∀i∈N1,有(3)对于∀i∈N2,有(4)当时,记Ri=+∞,显然Ri>0,∀i∈N1∪N2,因此一定存在充分小的ε(ε>0)满足(5)构造正对角矩阵X=diag(d1,d2,…,dn),记B=AX=(bij),其中因为ε≠+∞,所以di≠+∞.下面只需证明B∈D即可.(ⅰ)∀i∈N1.当时,对于一切t∈N3,ait=0,由(1)式有当时,由(3)和(5)式有(ⅱ)∀i∈N2.当时,对一切t∈N3,ait=0,由(2)式有当时,由(4)和(5)式有(ⅲ)∀i∈N3.由r的定义,有则综上所述,|bii|>Λi(B),i∈N+,即B∈D,故A是非奇异H-矩阵.定理2 设不可约矩阵A=(aij)∈Cn×n,若(6)(7)且(6)和(7)式中至少有1个严格不等式成立,则A是非奇异H-矩阵.证明构造正对角矩阵X=diag(d1,d2,…,dn),其中设B=AX=(aij)∈Cn×n,则:(ⅰ)对于∀i∈N1,有(ⅱ)对于∀i∈N2,有(ⅲ)对于∀i∈N3,由r的定义,有于是,即|bii|≥Λi(B).由引理1和引理2可知A为非奇异H-矩阵.定理3 设A=(aij)∈Cn×n,若(6)和(7)式中至少有1个严格不等式成立,且对每一个等式成立的i存在非零元素链aij1aj1j2…ajk-1jk,使得或者,则A是非奇异H-矩阵.定理3的证明与定理2的类似,这里省略.3 数值实例例1 设则由定理1可知,A满足定理的条件,故A为非奇异H-矩阵.又由文献[2]中定理1可知,A不满足定理的条件,故无法判定A为非奇异H-矩阵. 由例1可知,定理1是文献[2]中的定理1的改进.参考文献:【相关文献】[1] 黄廷祝.非奇异H矩阵的简捷判据[J].计算数学,1993,15(3):318-328.[2] 干泰彬,黄廷祝.非奇异H矩阵的实用充分条件[J].计算数学,2004,26(1):109-116.[3] 孙玉祥.非奇异H矩阵的判定[J].工程数学学报,2000,17(4):45-49.[4] BERMAN ABRAHAM,PLEMMONS ROBERT J.Nonnegative Matrices in the Mathematical Sciences[M].Philadelphia:SIAM Press,1994:26-59.[5] 张俊丽,韩贵春.非奇异H-矩阵判定的一类充要条件[J].中北大学学报,2017,38(6):593-596.[6] 张争争,张娟.非奇异H-矩阵的新判定[J].重庆工商大学学报(自然科学版),2018,35(1):79-81.[7] 杨春瑜.非奇异H矩阵的判定[J].吉林化工学院学报,2015,32(4):90-94.[8] 莫宏敏,刘建州.非奇异H-矩阵的新判据[J].高等数学计算数学学报,2007,29(4):303-310.[9] 庹清,黎奇升.关于非奇异H-矩阵的判定的注记[J].南京大学学报数学半年刊,2008,25(1):101-107.。

关于非奇异H-矩阵的一类充分条件

关于非奇异H-矩阵的一类充分条件

关于非奇异H-矩阵的一类充分条件王磊磊;宝音特古斯【期刊名称】《内蒙古民族大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2013(000)003【摘要】In this paper, a kind of local doubly diagonally dominant matrices is introduced, and some new criteria for nonsingular H-matrices are obtained according to the kind of local doubly diagonally dominant matrices.A numerical example is also given to illustrate the effectiveness of the proposed results in the end.% 提出了一类局部双对角占优矩阵,并据此给出了其为非奇异H-矩阵的新判据,最后通过数值实例说明了所得结果的有效性。

【总页数】4页(P365-368)【作者】王磊磊;宝音特古斯【作者单位】内蒙古民族大学数学学院,内蒙古通辽 028043;内蒙古民族大学数学学院,内蒙古通辽 028043【正文语种】中文【中图分类】O151.21【相关文献】1.非奇异H-矩阵的一组充分条件 [J], 李玲;徐仲;陆全2.非奇异 H-矩阵判定的充分条件 [J], 杨亚芳;梁茂林3.非奇异H-矩阵的几个充分条件 [J], 王磊磊; 席博彦; 刘建州4.关于非奇异H-矩阵判定的一组新的充分条件 [J], 蒋雯雯;庹清5.一类非奇异H-矩阵判定的充分条件 [J], 杨亚芳;梁茂林因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

非奇H矩阵的简捷判据

非奇H矩阵的简捷判据

非奇H矩阵的简捷判据
孙玉祥
【期刊名称】《新疆大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】1997(014)003
【摘要】本文给出了非奇H矩阵的充分条件及充分必要条件,改进了文(1)的相应结果。

【总页数】6页(P29-34)
【作者】孙玉祥
【作者单位】吉林师范学院
【正文语种】中文
【中图分类】O151.21
【相关文献】
1.非奇H-矩阵的一个简捷判据 [J], 裴芳芳;宋岱才;田秋菊
2.非奇异H-矩阵的一个简捷判据 [J], 崔琦;宋岱才;路永洁
3.非奇异块α1对角占优矩阵新的实用简捷判据 [J], 李艳艳
4.Ostrowski对角占优矩阵与非奇H-矩阵的简捷判定 [J], 宋岱才;赵晓颖;张钟元
5.非奇异H-矩阵的简捷判据 [J], 刘长太
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㊀㊀第39卷㊀第3期㊀吉首大学学报(自然科学版)V o l .39㊀N o .3㊀㊀㊀㊀2018年5月J o u r n a l o f J i s h o uU n i v e r s i t y (N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n )M a y 2018㊀㊀文章编号:10072985(2018)03000905一组非奇异H 矩阵的新判据∗张林娟,莫宏敏(吉首大学数学与统计学院,湖南吉首416000)㊀㊀摘㊀要:利用α对角占优矩阵的元素性质和不等式性质,通过添加适当的参数,给出了一组非奇异H 矩阵的判定条件,并用数值实例验证了判定方法的有效性.关键词:非奇异H 矩阵;α对角占优矩阵;不等式;判定中图分类号:O 151.21㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:AD O I :10.3969/j .c n k i .jd x b .2018.03.003H 矩阵是特殊矩阵中最重要的一类矩阵,在计算数学㊁经济数学㊁物理学电力系统理论和控制论中都有广泛的应用.笔者拟在文献[14]的基础上给出一组判定非奇异H 矩阵的方法.1㊀相关定义设C n ˑn (R n ˑn )表示所有的n ˑn 阶复(实)数矩阵的集合,A =(a i j )n ˑn ɪC n ˑn,a i i ʂ0,i ɪN ={1,2, ,n }.记R i (A )=ðj ʂi |a i j |,S j (A )=ði ʂj|a i j |,i ,j ɪN .定义1[5]㊀设A =(a i j )n ˑn ɪC n ˑn,若对于∀i ɪN ,有|a i i |>R i (A ),则称A 为严格的对角占优矩阵;若存在正对角矩阵D 使得A D 为严格的对角占优矩阵,则称A 为非奇异H 矩阵,记为A ɪʏD .定义2[5]㊀设A =(a i j )n ˑn ɪC n ˑn,若存在αɪ(0,1],对于∀i ɪN ,有|a i i |>αR i (A )+(1-α)S i (A ),则称A 为严格的α对角占优矩阵;若存在正对角矩阵D 使得A D 为严格的α对角占优矩阵,则称A 为广义的α对角占优矩阵.为了叙述方便,引入下列划分:N 1={i ɪN :0<|a i i |=αR i (A )+(1-α)S i (A )},N 2={i ɪN :0<|a i i |<αR i (A )+(1-α)S i (A )},N 3={i ɪN :|a i i |>αR i (A )+(1-α)S i (A )}.显然,N =N 1ʏN 2ʏN 3.定义r =m a x r i =αðt ɪN 1|a i t |+ðt ɪN 2|a i t |()+(1-α)S i (A )|a i i |-αðt ɪN 3,t ʂi|a i t |æèöø㊀㊀i ɪN 3,∗收稿日期:20171225基金项目:吉首大学校级科研项目(J D Y 16002)通信作者:莫宏敏(1969 ),男(土家族),湖南慈利人,吉首大学数学与统计学院副教授,博士,主要从事矩阵理论与计算研究.δi (A )=αðt ɪN 1|a i t |+ðt ɪN 2|a i t |+r ðt ɪN 3|a i t |()+(1-α)S i (A )|a i i |.2㊀主要结果及其证明引理1[6]㊀设A =(a i j )ɪC n ˑn,若A 为广义的α对角占优矩阵,则A 为非奇异H 矩阵.引理2[7]㊀设A =(a i j )ɪC n ˑn,若A 为不可约的α对角占优矩阵,或A 为具有非零元素链的α对角占优矩阵,则A 为非奇异H 矩阵.定理1㊀设A =(a i j )ɪC n ˑn ,若存在αɪ0,1(],对于∀i ɪN 2,有|a i i |>δi (A )αδi (A )-1ðt ɪN 1|a i t |+ðt ɪN 2,t ʂi 1-1δt (A )æèöø|a i t |+ðt ɪN3δt (A )|a i t |æèöø+(1-α)S i (A ),(1)则A 为非奇异H 矩阵.证明㊀由r 和δi (A )的定义可知δi (A )ɤr ,i ɪN 3且0ɤr <1.对于∀i ɪN 1,记P i (A )=αðt ɪN 1,t ʂi |a i t |+ðt ɪN 21-1δt (A )æèöø|a i t |+ðt ɪN 3δt (A )|a i t |æèöø+(1-α)S i (A );对于∀i ɪN 2,记Q i (A )=αðt ɪN 1|a i t |+ðt ɪN 2,t ʂi 1-1δt (A )æèöø|a i t |+ðt ɪN 3δt (A )|a i t |æèöø+(1-α)δi (A )-1δi (A )S i (A ).根据N 1,N 2,N 3的划分,易知对于∀t ɪN 2,有0<δt (A )-1δt (A )<1,对于∀t ɪN 3,有0<δt <1,于是αR i (A )+(1-α)S i (A )>P i (A )㊀㊀i ɪN 1.(2)设d i =1αðt ɪN 3|a i t |(|a i i |-P i (A ))㊀㊀∀i ɪN 1,1αðt ɪN 3|a i t |δi (A )-1δi (A )|a i i |-Q i (A )æèöø㊀㊀∀i ɪN 2.ìîí(3)当αðt ɪN 3|a i t |=0时,记d i =+ɕ.因为根据(1),(2)式可知,对于∀i ɪN 1ɣN 2,有d i >0,所以存在充分小的ε(ε>0),使得0<ε<m i n i ɪN 1ɣN 2d i ɤ+ɕ.(4)构造正对角矩阵X =d i a g(x 1,x 2, ,x n ),其中x i =1㊀㊀i ɪN 1,δi (A )-1δi (A )㊀㊀i ɪN 2,ε+δi (A )㊀㊀i ɪN 3.ìîí令B =(b i j )n ˑn =A X ,对于∀i ,j ɪN ,有b i j =x j a i j .现只要证明B 为严格的α对角占优矩阵即可.(ⅰ)对于∀i ɪN 1.当αðt ɪN 3|a i t |ʂ0时,由(2) (4)式可知|b i i |=|a i i |>αðt ɪN 1,t ʂi |a i t |+ðt ɪN 21-1δt (A )æèöø|a i t |+ðt ɪN 3(d i +δt (A ))|a i t |æèöø+(1-α)S i (A )>αðt ɪN 1,t ʂi |a i t |+ðt ɪN 21-1δt (A )æèöø|a i t |+ðt ɪN 3(ε+δt (A ))|a i t |æèöø+(1-α)S i (A )=αR i (B )+(1-α)S i (B );当αðt ɪN 3|a i t |=0时,因αɪ(0,1]ʂ0,故对于∀i ɪN 3,有|a i t |=0.由(2),(3)式可知01吉首大学学报(自然科学版)第39卷|b i i |=|a i i |=αR i (A )+(1-α)S i (A )>αðt ɪN 1,t ʂi |a i t |+ðt ɪN 21-1δt (A )æèöø|a i t |æèöø+(1-α)S i (A )=P i (A )=αR i (B )+(1-α)S i (B ).(ⅱ)对于∀i ɪN 2.当αðt ɪN 3|a i t |ʂ0时,由(2) (4)式可知δi (A )-1δi (A )|a i i |=αðt ɪN 1|a i t |+ðt ɪN 2,t ʂi 1-1δt (A )æèöø|a i t |+ðt ɪN 3(d i +δt (A ))|a i t |æèöø+(1-α)δi (A )-1δi (A )S i (A )>αðt ɪN 1|a i t |+ðt ɪN 2,t ʂi 1-1δt (A )æèöø|a i t |+æè㊀㊀ðt ɪN 3(ε+δt (A ))|a i t |öø+(1-α)δi (A )-1δi (A )S i (A )=αR i (B )+(1-α)S i (B );当αðt ɪN 3|a i t |=0时,因αɪ(0,1]ʂ0,故对于∀i ɪN 3,有|a i t |=0.由(1)式可知|b i i |=δi (A )-1δi (A )|a i i |>αðt ɪN 1|a i t |+ðt ɪN 21-1δt (A )æèöø|a i t |+ðt ɪN 3,t ʂiδt (A )|a i t |æèöø+(1-α)δi (A )-1δi (A )S i (A )=αðt ɪN 1|a i t |+ðt ɪN 21-1δt (A )æèöø|a i t |æèöø+(1-α)δi (A )-1δi(A )S i (A )=αR i (B )+(1-α)S i (B ).(ⅲ)对于∀i ɪN 3.由定义式可知:对于∀t ɪN 2,有δt (A )>1且0<δt (A )-1δt (A )<1;对于∀t ɪN 3,有0<δt (A )<1.故对于∀i ɪN 3,有R i (A )-ðt ɪN 1|a i t |+ðt ɪN 21-1δt (A )æèöø|a i t |+ðt ɪN 3,t ʂiδt (A )|a i t |æèöø>0.又由N 3的定义可知,对于∀i ɪN 3,有|a i i |-αðt ɪN 3,t ʂi|a i t |+(1-α)S i (A )()>0.于是对于∀i ɪN 3,有|b i i |-(αR i (B )+(1-α)S i (B ))=(ε+δi (A ))|a i i |-αðt ɪN 1,t ʂi |a i t |+ðt ɪN 2,t ʂi 1-1δt (A )æèöø|a i t |+æèæè㊀㊀ðt ɪN 3,t ʂi (ε+δt (A ))|a i t |öø+(1-α)(ε+δi (A ))S i (A )öø=ε㊀㊀|a i i |-㊀㊀αðt ɪN 3,t ʂi|a i t |+æèæè㊀㊀(1-α)S i (A )öøöø+δi (A )|a i i |-αðt ɪN 1|a i t |+ðt ɪN 21-1δt (A )æèöø|a i t |+æèæè㊀㊀ðt ɪN 3,t ʂi δt (A )|a i t |öø+(1-α)δi (A )S i (A )öø>α㊀㊀R i (A )-㊀㊀ðt ɪN 1|a i t |+æèæè㊀㊀ðt ɪN 21-1δt (A )æèöø|a i t |+㊀㊀ðt ɪN 3,t ʂiδt (A )|a i t |öøöø+(1-α)S i (A )-(1-α)δi (A )S i (A )ȡ0,即|b i i |>αR i (B )+(1-α)S i (B ).综合(ⅰ) (ⅲ)可知,对于∀i ɪN ,有|b i i |>αR i (B )+(1-α)S i (B ),即B 为严格的α对角占优矩阵.由B =A X 可知A 为广义的α对角占优矩阵,再由引理1可知A 为非奇异H 矩阵.定理2㊀设A =(a i j )ɪC n ˑn,A 不可约,若存在αɪ0,1(],对于∀i ɪN 2,有|a i i |ȡδi (A )αδi (A )-1ðt ɪN 1|a i t |+ðt ɪN 2,t ʂi 1-1δt (A )æèöø|a i t |+ðt ɪN3δt (A )|a i t |æèöø+(1-α)S i (A ),(5)11第3期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀张林娟,等:一组非奇异H 矩阵的新判据且至少有1个不等式是严格成立的,则A 为非奇异H 矩阵.证明㊀因为A 不可约,所以存在正对角矩阵X 使得A X 不可约.令B =(b i j )n ˑn =A X ,b i j =x j a i j ,∀i ,j ɪN ,则B 也不可约.下面证明B 为不可约的α对角占优矩阵.因为对于∀i ɪN 2,(5)式中至少有1个不等式严格成立,不妨设j ɪJ k ⊂N 2,所以|a j j |>δj (A )αδj (A )-1ðt ɪN 1|a j t |+ðt ɪN 2,t ʂj 1-1δt (A )æèöø|a j t |+ðt ɪN 3δt (A )|a j t |æèöø+(1-α)S j (A ).构造正对角矩阵X =d i a g(x 1,x 2, ,x n ),其中x i =1㊀㊀i ɪN 1,δi (A )-1δi (A )㊀㊀i ɪN 2,δi (A )㊀㊀i ɪN 3.ìîí(ⅰ)对于∀i ɪN 1,有|b i i |>αR i (B )+(1-α)S i (B ).(ⅱ)对于∀i ɪN 2\J k ,有|b i i |=δi (A )-1δi (A )|a i i |=αðt ɪN 1|a i t |+ðt ɪN 2,t ʂi 1-1δt (A )æèöø|a i t |+ðt ɪN3δt (A )|a i t |æèöø+(1-α)δi (A )-1δi (A )S i (A )=αR i (B )+(1-α)S i (B );对于∀i ɪJ k ⊂N 2,有|b i i |=δi (A )-1δi (A )|a i i |>αðt ɪN 1|a i t |+ðt ɪN 2,t ʂi 1-1δt (A )æèöø|a i t |+ðt ɪN 3δt (A )|a i t |æèöø+(1-α)δi (A )-1δi (A )S i (A )=αR i (B )+(1-α)S i (B ).(ⅲ)对于∀i ɪN 3,有|b i i |-(αR i (B )+(1-α)S i (B ))=δi (A )|a i i |-α㊀㊀ðt ɪN 1|a i t |+ðt ɪN 2,t ʂi 1-1δt (A )æèöø|a i t |+æèæè㊀㊀ðt ɪN 3δt (A )|a i t |öø+(1-α)δi (A )S i (A )öø=αR i (A )+(1-α)S i (A )-α㊀㊀ðt ɪN 1|a i t |+ðt ɪN 2,t ʂi 1-1δt (A )æèöø|a i t |+ðt ɪN 3δt (A )|a i t |æèöø-(1-α)δi (A )S i (A )>(1-α)(1-δi (A ))S i (A )ȡ0.综合(ⅰ) (ⅲ)可知,对于∀i ɪN ,有|b i i |ȡαR i (B )+(1-α)S i (B ),B 不可约且至少有1个不等式严格成立,即B 为不可约的α对角占优矩阵.由引理2可知B 为非奇异H 矩阵,再由引理1可知A 为非奇异H 矩阵.定理3㊀设A =(a i j )ɪC n ˑn,若存在αɪ0,1(],满足以下条件:(ⅰ)K (A )=i ɪN 2:|a i i |=δi (A )αδi (A )-1ðt ɪN 1|a i t |+ðt ɪN 2,t ʂi 1-1δt (A )æèöø|a i t |+æè{㊀㊀ðt ɪN 3δt (A )|a i t |öø+(1-α)S i (A )}ʂØ,且对于∀i ɪK (A ),存在非零元素链a i j 1a j 1j 2 a j k -1j k使得j k ɪN \K (A );(ⅱ)对于∀i ɪN 2,有|a i i |ȡδi (A )αδi (A )-1ðt ɪN 1|a i t |+ðt ɪN 2,t ʂi 1-1δt (A )æèöø|a i t |+ðt ɪN 3δt (A )|a i t |æèöø+(1-α)S i (A ).则A 为非奇异H 矩阵.证明同定理1,略.21吉首大学学报(自然科学版)第39卷3㊀数值实例设A =5220610100802010801000421010150023130æèöø.取α=1,根据文献[1],N 的划分为N 1=Ø,N 2={1,4},N 3={2,3,5}.因a 11=5,a 22=100,a 33=100,a 44=15,a 55=30,故R 1(A )=10,R 2(A )=92,R 3(A )=94,R 4(A )=22,R 5(A )=6.于是,|a 11|=5>4.92=|a 14|+|a 12|R 2(A )|a 22|+|a 13|R 3(A )|a 33|+|a 15|R 5(A )|a 55|æèöø,|a 44|=15<20.6=|a 41|+|a 42|R 2(A )|a 22|+|a 43|R 3(A )|a 33|+|a 45|R 5(A )|a 55|æèöø,无法用文献[1]中的定理1进行判定.取α=1219,令r =1,根据文献[5],N 的划分为N 1={4},N 2={1},N 3={2,3,5}.于是,|a 11|=5ɱ5.0629=δ1(A )αδ1(A )-1|a 14|+δ2(A )|a 12|+δ3(A )|a 13|+δ5(A )|a 15|(),无法用文献[5]中的定理1进行判定.当α=1219时,根据定理1,N 的划分为N 1={4},N 2={1},N 3={2,3,5}.于是,r 2=0.8787,r 3=0.8800,r 5=0.1608,r =m a x i ɪN 3(r 2,r 3,r 5)=0.8800,δ1(A )=2.7326,δ2(A )=0.8667,δ3(A )=0.8800,δ4(A )=0.8989,δ5(A )=0.2365.从而,|a 11|=5>4.8932=δ1(A )αδ1(A )-1(|a 14|+δ2(A )|a 12|+δ3(A )|a 13|+δ5(A )|a 15|),由定理1可判定A 为非奇异H 矩阵.参考文献:[1]黄延祝.非奇H 矩阵的简捷判据[J ].计算数学,1993,15(3):318328.[2]江㊀如.广义对角占优矩阵的新判据[J ].华南师范大学学报(自然科学学版),2010(1):2427.[3]高慧敏,陆㊀全,徐㊀仲,等.非奇H 矩阵的一组含参数迭代判定准则[J ].高校应用数学学报,2012,27(4):439448.[4]刘建州,吕振华,李㊀林,等.一组非奇异H 矩阵的实用判据[J ].湖南文理学院学报(自科版),2015,27(2):34;13.[5]江㊀如.非奇异H 矩阵的新判据[J ].工程数学学报,2011,28(3):393400.[6]李继成,张文修.H 矩阵的判定[J ].高等学校计算数学学报,1999,21(3):264268.[7]孙玉祥.广义对角占优矩阵的充分条件[J ].高等学校计算数学学报,1997,19(3):216223.S o m eN e wC r i t e r i a f o rN o n s i n gu l a rH -M a t r i c e s Z H A N GL i n j u a n ,MO H o n gm i n (C o l l e g e o fM a t h e m a t i c s a n dS t a t i s t i c s ,J i s h o uU n i v e r s i t y,J i s h o u416000,H u n a nC h i n a )A b s t r a c t :B y m a k i n g u s e o f t h e e l e m e n t p r o p e r t i e s o f α-d i a g o n a l l y d o m i n a n tm a t r i x a n d a d d i n g t h e a p pr o -p r i a t e p a r a m e t e r s ,w e p r e s e n t a s e t o f d e t e r m i n a t i o nc o n d i t i o n s f o rn o n s i n g u l a rH -m a t r i xa n dv e r i f y th e e f f e c t i v e n e s s o f t h em e t h o db y n u m e r i c a l e x a m pl e s .K e y wo r d s :n o n s i n g u l aH -m a t r i x ;α-d i a g o n a l l y d o m i n a n tm a t r i x ;i n e q u a l i t y ;d e t e r m i n a t i o n (责任编辑㊀向阳洁)31第3期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀张林娟,等:一组非奇异H 矩阵的新判据。

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