Spektrale Wertemengen für struktutrierte Matrixstörungen
Leitung: | Prof. Dr. Diederich Hinrichsen (E-Mail: dh@math.uni-bremen.de) |
Bearbeitung: | |
Projektförderung: | DFG Graduiertenkolleg Komplexe Dynamische Systeme |
Projektpartner: | Prof. Dr. Anthony J. Pritchard, University of Warwick, Großbritannien |
Laufzeit: | 01.05.1997 - 31.07.2003 |
Die spektrale Wertemenge einer Matrix ist die Menge aller komplexen
Zahlen, in die wenigstens ein Eigenwert der Matrix durch Störungen
vorgegebener Struktur und Normschranke verschoben werden kann.
Spektrale Wertemengen haben sich in den letzten Jahren zu einem Werkzeug
entwickelt, das in zahlreichen Fragen der Unsicherheit und des
Übergangsverhaltens dynamischer Systeme und zur Untersuchung von
Verfahren der numerischen linearen Algebra angewandt wird.
Ziel des Projekts ist es, einen Beitrag zur Entwicklung der Theorie
spektraler Wertemengen zu leisten. Dabei sollen insbesondere reelle
Matrixstörungen untersucht werden, die bisher in der Literatur kaum
analysiert wurden. Die Hauptergebnisse des Projekts, die in die
Dissertation von Michael Karow einfließen, sind die folgenden:
- Spektrale Wertemengen hängen stetig von sämtlichen Parametern ab, die in ihre Definition eingehen.
- Wenn die zugrunde liegende Norm und die zugrunde liegende Störungsstruktur semialgebraisch sind, dann sind auch die zugehörigen spektralen Wertemengen semialgebraisch. Ihr Rand ist daher stückweise analytisch.
- Das asymptotische Verhalten spektraler Wertemengen für kleine Störungen wird analysiert. Dabei werden Formeln für die Höldersche Konditionszahl eines mehrfachen Eigenwerts unter strukturierten Störungen angegeben. Diese Formeln verallgemeinern Resultate von Chatelin und Harabi.
- Spektrale Wertemengen blockdiagonaler Matrizen werden diskutiert. Diese sind relevant für das Stabilitätsverhalten gekoppelter linearer Systeme. Es werden Formeln für die Berechnung der zugehörigen mu-Funktionen hergeleitet. Dabei ergibt sich eine Verallgemeinerung der klassischen Eigenwert-einschlusssätze von Gerschgorin, Brauer und Brualdi.
- Der Zusammenhang der Größe der Pseudospektren einer Matrix mit deren Nichtnormalität wird untersucht. Insbesondere wird der Eigenwerteinschlusssatz von Henrici geeignet umformuliert und dann für Blockdreiecksmatrizen verallgemeinert.
- Es wird gezeigt, dass die Menge der Unstetigkeitsstellen der reellen mu-Funktion in der Menge der reellen Matrizen enthalten ist.
- Für die Berechnung reeller spektraler Wertemengen von normalen Matrizen werden explizite Formeln angegeben. Somit wird ein von Hinrichsen und Pritchard aufgeworfenes Problem gelöst.