A Study for Spectral Properties of Preconditioner of Symmetric Toeplitz Systems

대칭 토플리츠 시스템의 선행조건에 대한 특정성질 연구

In [9], Tyrtshnikov proposed a preconditioned approach to derive a general solution from a Toeplitz linear system. Furthermore, the process of selecting a preconditioner matrix from symmetric Toeplitz matrix, which has been used in previous studies, is introduced. This research introduces a new method for finding the preconditioner in a Toeplitz system. Also, through analyzing these preconditioners, it is derived that eigenvalues of a symmetric Toeplitz are very close to eigenvalues of a new preconditioner for T. It is shown that if the spectrum of the preconditioned system $C_0^{-1}T$ is clustered around 1, then the convergence rate of the preconditioned system is superlinear. From these results, it is determined to get the superliner at the convergence rate by our good preconditioner $C_0$. Moreover, an advantage is driven by increasing various applications i. e. image processing, signal processing, etc. in this study from the proposed preconditioners for Toeplitz matrices. Another characteristic, which this research holds, is that the preconditioner retains the properties of the Toeplitz matrix.

Tyrtshnikov[9]의 연구에서는 토플리츠 선형시스템에서 토플리츠 선행조건으로 일반해를 구하는 방법들을 제시하고 있다. 또한 대칭 토플리츠 행렬에서의 선행조건 행렬을 선택하는 방법도 소개 하였다. 본 연구는 토플리츠 시스템에서 새롭게 선행조건 찾는 방법을 소개하고 있으며, 선행조건행렬들의 분석을 통해 대칭 토플리츠 행렬의 고유값들과 대칭 토플리츠행렬로 부터 생성된 선행조건행렬의 고유값들이 매우 근접하다는 결과를 나타내고 있다. 즉, 선행조건시스템 $C_0^{-1}T$의 고유값들은 1에 모두 접근하게되면, 선행조건 시스템의 수렴속도는 superlinear이다. 본 연구에서 생성된 선행조건행렬 $C_0$은 선행조건시스템의 superlinear의 수렴속도로 계산하게 된다. 또한 토플리츠 행렬은 이미지 프로세싱이나 시그널 프로세싱에서 많이 응용되고 있으므로 본 연구에서 개발한 선행조건행렬로부터 다양한 응용성을 높일 수 있다. 본연구의 또 다른 특징은 토플리츠 행렬의 중요한 성질을 보존하면서 선행조건행렬을 생성하였다.