Lors du calcul des valeurs propres de la matrice symétrique M∈Rn×n le mieux que vous puissiez faire avec le réflecteur Householder est de conduire M sous une forme tridiagonale. Comme on l' a mentionné dans une réponse précédente parce que M est symétrique il y a une transformation de similitude orthogonale qui se traduit par une matrice diagonale, soit D=STMS . Il serait commode de trouver l'action de la matrice orthogonale inconnue S utilisant strictement les réflecteurs Householder en calculant une séquence de réflecteurs et en appliquant HT de gauche à M et Hdu droit à . Cependant, cela n'est pas possible en raison de la façon dont le réflecteur de Householder est conçu pour mettre à zéro les colonnes. Si nous devions calculer le réflecteur Householder pour mettre à zéro tous les nombres en dessous de M 11, nous trouverions
M = (MM11
Mais maintenant les entrées M 12 - M 1 n ont été modifiées par le réflecteur H T 1 appliqué à gauche. Ainsi, lorsque nous appliquons H 1 à droite, il ne mettra plus à zéro la première ligne deM,ne laissant que M 11 . Au lieu de cela, nous obtiendrons
H T 1 M= (
M=⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟→HT1M=⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜∗0000∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟.
M12- M1 nHT1H1MM11
Où non seulement nous n'avons pas mis à zéro la ligne, mais nous pouvons détruire la structure zéro que nous venons d'introduire avec le réflecteur
H T 1 .
HT1M=⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜∗0000∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′∗′⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟→HT1MH1=⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜∗∗′∗′∗′∗′∗′′∗′′∗′′∗′′∗′′∗′′∗′′∗′′∗′′∗′′∗′′∗′′∗′′∗′′∗′′∗′′∗′′∗′′∗′′∗′′⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟.
HT1
Cependant, lorsque vous choisissez de conduire vers une structure tridiagonale, vous laisserez la première ligne intacte par l'action de H T 1 , donc
M = (MHT1
M=⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟→HT1M=⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜∗∗′000∗∗′∗′∗′∗′∗∗′∗′∗′∗′∗∗′∗′∗′∗′∗∗′∗′∗′∗′⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟.
HT1M=⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜∗∗′000∗∗′∗′∗′∗′∗∗′∗′∗′∗′∗∗′∗′∗′∗′∗∗′∗′∗′∗′⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟→HT1MH1=⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜∗∗′000∗′∗′′∗′′∗′′∗′′0∗′′∗′′∗′′∗′′0∗′′∗′′∗′′∗′′0∗′′∗′′∗′′∗′′⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟.
Applied recursively this allows us to drive M to a tridiagonal matrix T. You can complete the diagonalization of M efficiently, as was mentioned previously, using Jacobi or Givens rotations both of which are found in the Golub and Van Loan book Matrix Computations. The accumulated actions of the sequence of Householder reflectors and Jacobi or Givens rotations allows us to find the action of the orthogonal matrices ST and S without explicitly forming them.
For what reason do you assume that this is impossible?
Any symmetric real matrixS can be orthogonally diagonalized, i.e. S=GDGt , where G is orthogonal and D is diagonal.
Any orthogonal matrix of size n×n can be constructed as a product of at most n such reflections.Wikipedia. Therefore you have this decomposition.
I am not sure about the last statement, I just cite it (and I think it is correct). As far as I understand your question, it boils down to whether any orthogonal matrix can be decomposed into a sequence of Householder transforms.
la source
If the eigenvalues are already known (from a preliminary calculation based on the usual approach), one can use them to triangulize a nonsymmetric matrix (or diagonalize a symmetric matrix) by a product onn−1 Householder reflections. In the k th step the k th column is brought to triangular form. (This also provides a simple inductive proof of the existence of the Schur factorization.)
It is actually useful for methods where one repeatedly needs the orthoginal matrix in a numerically stable factored form.
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