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derivatives of more matrix functions

オープン
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評価

難易度
5/5
見積もり時間
1週間以上
初心者へのやさしさ
35/100
issue の種類
機能追加
明瞭さ
おおむね明確
活発さ
停滞
技術スタック
julia
領域
backend

調査の方向性

既存の matfun_frechet の exp 実装から始め、この issue で説明されている拡大行列の構成と比較します。どのテイラー級数行列関数がこの構成を利用できるか、また正しさをどのように検証すべきかを調査します。matfun_frechet が合意された追加関数を、検証済みの Fréchet 微分付きでサポートすれば完了です。

索引モデルが issue の本文から書いたものです。

説明

I notice that we only currently implement matfun_frechet (the Fréchet derivative of matrix functions) for exp(A), in #331 by @sethaxen.

However, I came across a beautifully simple result based on Magnus et al. (2021) (proposition 2) that looks like it should allow us to define matfun_frechet for (at least) any function with a Taylor series.

In particular, it is easy to show by induction that the Fréchet derivative d(Aⁿ) = (Aⁿ)′[dA] of f(A)=Aⁿ is given by:
image
It then follows, for any analytic matrix function f(A) (i.e. with a Taylor series), that
image
That is, you augment the matrix A with E and compute f on the augmented matrix — the diagonal blocks are now f(A) and the upper-right block is the Fréchet derivative f'(A) applied to E.

It's not as efficient as an algorithm specialized for particular functions f(A), e.g. it's probably slower than our current exp implementation, because doubling the matrix size probably increases the cost by a factor of 8 (or maybe less, if the algorithm can take advantage of the block-triangular structure). But it's better than nothing.

主要言語
Julia
スター
475
フォーク
98
PR マージ指標
30日以内にマージされた PR はありません

環境構築

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はじめの一歩

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