“Bauer–Fike定理对可对角化矩阵给单向谱包围,并允许另一个矩阵不正规;本页则用两边的正规性控制完整匹配的总平方误差。输入条件、范数和配对量词都不同。”
形式陈述
非正交特征方向会把扰动放大多少
设
对任意同阶扰动
全页使用诱导二范数。
从一个新特征向量到旧谱距离
若
取范数并除以
即所需不等式。这也可读成预解算子估计:非正交换基把对角逆矩阵的谱距离界放大至多
直觉
在特征向量坐标里,矩阵的作用独立,但把普通坐标的扰动送进去,再把结果送回来,要经过
条件数属于所选的特征向量矩阵。把某一列放大不会改变它代表的方向,却会改变
例子与边界
可对角化仍可能远比 Hermitian 敏感
取
两列分别是单位特征向量。
在左下角加
取
缺陷极限不能靠写一个巨大条件数糊过去
当
推论与应用
正规矩阵可选酉
给单位候选向量
这个界仍需要已认证的可对角化与条件数信息;小残差本身不能消去问题的敏感性。Hermitian 情形有更强、无需计算
参考资料
- Yousef Saad,Numerical Methods for Large Eigenvalue Problems, 2nd ed.,§3.2.1、Theorem 3.6:二范数 Bauer–Fike 残差形式。
- F. L. Bauer、C. T. Fike,Norms and Exclusion Theorems,Numerische Mathematik 2,1960,pp.137–141:原始论文条目。这里只作历史出处;正文证明已完整给出。