tf.linalg.LinearOperatorTridiag

LinearOperator представляя собой [пакетную] квадратную треугольную матрицу.

Наследуется от: LinearOperator, Module

tf.linalg.LinearOperatorTridiag(
    diagonals, diagonals_format=_COMPACT, is_non_singular=None,
    is_self_adjoint=None, is_positive_definite=None, is_square=None,
    name='LinearOperatorTridiag'
)

Этот оператор действует как [пакетная] квадратная треугольная матрица A с формой [B1,...,Bb, N, N] для некоторого b >= 0. Первые b индексы индексируют член пакета. Для каждого индекса пакета (i1,...,ib), A[i1,...,ib, : :] является N x M матрицей. Эта матрица A не материализуется, но для целей трансляции эта форма будет актуальной.

Пример использования:

Создайте треугольный линейный оператор 3x3.

superdiag = [3., 4., 5.]
diag = [1., -1., 2.]
subdiag = [6., 7., 8]
operator = tf.linalg.LinearOperatorTridiag(
   [superdiag, diag, subdiag],
   diagonals_format='sequence')
operator.to_dense()
<tf.Tensor: shape=(3, 3), dtype=float32, numpy=
array([[ 1.,  3.,  0.],
       [ 7., -1.,  4.],
       [ 0.,  8.,  2.]], dtype=float32)>
operator.shape
TensorShape([3, 3])

Скалярный тензорный результат.

operator.log_abs_determinant()
<tf.Tensor: shape=(), dtype=float32, numpy=4.3307333>

Создайте [2, 3] пакет из 4x4 линейных операторов.

diagonals = tf.random.normal(shape=[2, 3, 3, 4])
operator = tf.linalg.LinearOperatorTridiag(
  diagonals,
  diagonals_format='compact')

Создайте вектор формы [2, 1, 4, 2]. Обратите внимание, что эта форма совместима, так как размерности пакета [2, 1] транслируются в оператор.batch_shape = [2, 3].

y = tf.random.normal(shape=[2, 1, 4, 2])
x = operator.solve(y)
x
<tf.Tensor: shape=(2, 3, 4, 2), dtype=float32, numpy=...,
dtype=float32)>

Совместимость форм

Этот оператор действует на [пакетную] матрицу с совместимой формой. x является пакетной матрицей с совместимой формой для matmul и solve если

operator.shape = [B1,...,Bb] + [N, N],  with b >= 0
x.shape =   [C1,...,Cc] + [N, R],
and [C1,...,Cc] broadcasts with [B1,...,Bb].

Производительность

Предположим, что operator является LinearOperatorTridiag формы [N, N], и x.shape = [N, R]. Тогда

• operator.matmul(x) займет время O(N * R).
• operator.solve(x) займет время O(N * R).

Если вместо этого operator и x имеют форму [B1,...,Bb, N, N] и [B1,...,Bb, N, R], сложность каждой операции увеличивается на B1*...*Bb.

Свойства матрицы

Этот LinearOperator инициализируется булевыми флагами вида is_X, для X = non_singular, self_adjoint, positive_definite, square. Они имеют следующее значение:

• Если is_X == True, вызывающие стороны должны ожидать, что оператор будет обладать свойством X. Это обещание, которое должно быть выполнено, но это не проверка во время выполнения. Например, конечная точность плавающей запятой может привести к нарушению этих обещаний.
• Если is_X == False, вызывающие стороны должны ожидать, что оператор не будет иметь X.
• Если is_X == None (по умолчанию), вызывающие стороны не должны иметь ожиданий ни в ту, ни в другую сторону.

Методы

add_to_tensor

Просмотреть исходный код

add_to_tensor(
    x, name='add_to_tensor'
)

Добавить матрицу, представленную этим оператором, к x. Эквивалентно A + x.

adjoint

Просмотреть исходный код

adjoint(
    name='adjoint'
)

Возвращает сопряженный оператор.

Дано A представляющий этот LinearOperator, верните A*. Обратите внимание, что вызов self.adjoint() и self.H эквивалентны.

assert_non_singular

Просмотреть исходный код

assert_non_singular(
    name='assert_non_singular'
)

Возвращает утверждение, что этот оператор невырожденный.

Этот оператор считается невырожденным, если

ConditionNumber < max{100, range_dimension, domain_dimension} * eps,
eps := np.finfo(self.dtype.as_numpy_dtype).eps

assert_positive_definite

Просмотреть исходный код

assert_positive_definite(
    name='assert_positive_definite'
)

Возвращает объект Op, который проверяет, что этот оператор является положительно определённым.

Здесь положительно определённый означает, что квадратичная форма x^H A x имеет положительную действительную часть для всех ненулевых x. Обратите внимание, что для положительной определённости оператора не требуется, чтобы он был самосопряжённым.

assert_self_adjoint

Просмотреть исходный код

assert_self_adjoint(
    name='assert_self_adjoint'
)

Возвращает объект Op, который проверяет, что этот оператор является самосопряжённым.

Здесь мы проверяем, что этот оператор точно равен своему эрмитовому транспонированию.

batch_shape_tensor

Просмотреть исходный код

batch_shape_tensor(
    name='batch_shape_tensor'
)

Форма пакетных измерений этого оператора, определяемая во время выполнения.

Если этот оператор действует как пакетная матрица A с A.shape = [B1,...,Bb, M, N], то возвращается объект Tensor, содержащий [B1,...,Bb].

cholesky

Просмотреть исходный код

cholesky(
    name='cholesky'
)

Возвращает фактор Холецкого как LinearOperator.

Учитывая A , представляющий данный LinearOperator, если A является положительно определённым и самосопряжённым, возвращает L, где A = L L^T, т.е. разложение Холецкого.

cond

Просмотреть исходный код

cond(
    name='cond'
)

Возвращает числовую характеристику (число обусловленности) этого линейного оператора.

determinant

Просмотреть исходный код

determinant(
    name='det'
)

Определитель для каждого элемента пакета.

diag_part

Просмотреть исходный код

diag_part(
    name='diag_part'
)

Эффективно получить [пакетную] диагональную часть этого оператора.

Если у этого оператора форма [B1,...,Bb, M, N], возвращается Tensor diagonal, с формой [B1,...,Bb, min(M, N)], где diagonal[b1,...,bb, i] = self.to_dense()[b1,...,bb, i, i].

my_operator = LinearOperatorDiag([1., 2.])

# Efficiently get the diagonal
my_operator.diag_part()
==> [1., 2.]

# Equivalent, but inefficient method
tf.linalg.diag_part(my_operator.to_dense())
==> [1., 2.]

domain_dimension_tensor

Просмотреть исходный код

domain_dimension_tensor(
    name='domain_dimension_tensor'
)

Размерность (в смысле векторных пространств) области действия этого оператора.

Определяется во время выполнения.

Если этот оператор действует как пакетная матрица A с A.shape = [B1,...,Bb, M, N], то возвращается N.

eigvals

Просмотреть исходный код

eigvals(
    name='eigvals'
)

Возвращает собственные значения этого линейного оператора.

Если оператор помечен как самосопряжённый (через is_self_adjoint) это вычисление может быть более эффективным.

Примечание: В настоящее время поддерживаются только самосопряжённые операторы.

inverse

Просмотреть исходный код

inverse(
    name='inverse'
)

Возвращает обратную величину этого LinearOperator.

Учитывая A , представляющий этот LinearOperator, возвращает LinearOperator , представляющий A^-1.

log_abs_determinant

Просмотреть исходный код

log_abs_determinant(
    name='log_abs_det'
)

Логарифм абсолютного значения определителя для каждого элемента пакета.

matmul

Просмотреть исходный код

matmul(
    x, adjoint=False, adjoint_arg=False, name='matmul'
)

Преобразование [пакетной] матрицы x с левым умножением: x --> Ax.

# Make an operator acting like batch matrix A.  Assume A.shape = [..., M, N]
operator = LinearOperator(...)
operator.shape = [..., M, N]

X = ... # shape [..., N, R], batch matrix, R > 0.

Y = operator.matmul(X)
Y.shape
==> [..., M, R]

Y[..., :, r] = sum_j A[..., :, j] X[j, r]

matvec

Просмотреть исходный код

matvec(
    x, adjoint=False, name='matvec'
)

Преобразование [пакетного] вектора x с левым умножением: x --> Ax.

# Make an operator acting like batch matrix A.  Assume A.shape = [..., M, N]
operator = LinearOperator(...)

X = ... # shape [..., N], batch vector

Y = operator.matvec(X)
Y.shape
==> [..., M]

Y[..., :] = sum_j A[..., :, j] X[..., j]

range_dimension_tensor

Просмотреть исходный код

range_dimension_tensor(
    name='range_dimension_tensor'
)

Размерность (в смысле векторных пространств) области значений этого оператора.

Определяется во время выполнения.

Если этот оператор действует как пакетная матрица A с A.shape = [B1,...,Bb, M, N], то это возвращает M.

shape_tensor

Просмотреть исходный код

shape_tensor(
    name='shape_tensor'
)

Форма этого LinearOperator, определяемая во время выполнения.

Если этот оператор действует как пакетная матрица A с A.shape = [B1,...,Bb, M, N], то это возвращает Tensor , содержащее [B1,...,Bb, M, N], эквивалентное tf.shape(A).

solve

Просмотреть исходный код

solve(
    rhs, adjoint=False, adjoint_arg=False, name='solve'
)

Решение (точное или приближённое) R (пакетных) систем уравнений: A X = rhs.

Возвращённое Tensor будет близко к точному решению, если A хорошо обусловлено. В противном случае близость будет варьироваться. Подробности см. в документации класса.

Примеры:

# Make an operator acting like batch matrix A.  Assume A.shape = [..., M, N]
operator = LinearOperator(...)
operator.shape = [..., M, N]

# Solve R > 0 linear systems for every member of the batch.
RHS = ... # shape [..., M, R]

X = operator.solve(RHS)
# X[..., :, r] is the solution to the r'th linear system
# sum_j A[..., :, j] X[..., j, r] = RHS[..., :, r]

operator.matmul(X)
==> RHS

solvevec

Просмотреть исходный код

solvevec(
    rhs, adjoint=False, name='solve'
)

Решение единственного уравнения с наилучшим результатом: A X = rhs.

Возвращённое Tensor будет близко к точному решению, если A хорошо обусловлено. В противном случае близость будет варьироваться. Подробности см. в документации класса.

Примеры:

# Make an operator acting like batch matrix A.  Assume A.shape = [..., M, N]
operator = LinearOperator(...)
operator.shape = [..., M, N]

# Solve one linear system for every member of the batch.
RHS = ... # shape [..., M]

X = operator.solvevec(RHS)
# X is the solution to the linear system
# sum_j A[..., :, j] X[..., j] = RHS[..., :]

operator.matvec(X)
==> RHS

tensor_rank_tensor

Просмотреть исходный код

tensor_rank_tensor(
    name='tensor_rank_tensor'
)

Ранг (в смысле тензоров) матрицы, соответствующей этому оператору.

Если этот оператор действует как пакетная матрица A с A.shape = [B1,...,Bb, M, N], то это возвращает b + 2.

to_dense

Просмотреть исходный код

to_dense(
    name='to_dense'
)

Возвратить плотное (пакетное) представление матрицы, представляющей этот оператор.

trace

Просмотреть исходный код

trace(
    name='trace'
)

След линейного оператора, равный сумме self.diag_part().

Если оператор квадратный, это также сумма собственных значений.

__matmul__

Просмотреть исходный код

__matmul__(
    other
)