home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Amiga Tools 2 / Amiga Tools 2.iso / tex / macros / source / contrib / siam / lexample.tex / node4_mn.html < prev    next >
Text File  |  1995-03-09  |  7KB  |  112 lines

  1.  
  2. <H2><A ID="SECTION00013000000000000000">
  3. Some displayed equations and <TT>{eqnarray}</TT>s</A>
  4. </H2>
  5.      By introducing the product topology on  <tex2html_verbatim_mark>#math23#<I>R</I><SUP>m×m</SUP>×<I>R</I><SUP>n×n</SUP> with the induced inner product
  6.  
  7. <P></P><DIV ALIGN="CENTER">
  8. <A ID="eq2.10"><tex2html_anchor_mark></A><tex2html_verbatim_mark>#math24#
  9. <TABLE WIDTH="100%" ALIGN="CENTER">
  10. <TR VALIGN="MIDDLE"><TD></TD><TD ALIGN="CENTER" NOWRAP>
  11. 〈(<I>A</I><SUB>1</SUB>, <I>B</I><SUB>1</SUB>),(<I>A</I><SUB>2</SUB>, <I>B</I><SUB>2</SUB>)〉 : = 〈<I>A</I><SUB>1</SUB>, <I>A</I><SUB>2</SUB>〉 + 〈<I>B</I><SUB>1</SUB>, <I>B</I><SUB>2</SUB>〉,
  12. </TD>
  13. <TD WIDTH=10 ALIGN="RIGHT">
  14. (3)</TD></TR>
  15. </TABLE>
  16. </DIV>
  17. we calculate the Fréchet derivative of  <I>F</I> as follows:
  18. <BR>
  19. <DIV ALIGN="CENTER"><A ID="eq2.11"><tex2html_anchor_mark></A><tex2html_verbatim_mark>#math25#
  20. <TABLE CELLPADDING="0" ALIGN="CENTER" WIDTH="100%">
  21. <TR VALIGN="MIDDLE"><TD NOWRAP ALIGN="RIGHT"><I>F'</I>(<I>U</I>, <I>V</I>)(<I>H</I>, <I>K</I>)</TD>
  22. <TD WIDTH="10" ALIGN="CENTER" NOWRAP>=</TD>
  23. <TD ALIGN="LEFT" NOWRAP>〈<I>R</I>(<I>U</I>, <I>V</I>), <I>HΣV</I><SUP>T</SUP> + <I>UΣK</I><SUP>T</SUP> - <I>P</I>(<I>HΣV</I><SUP>T</SUP> + <I>UΣK</I><SUP>T</SUP>)〉</TD>
  24. <TD WIDTH=10 ALIGN="RIGHT">
  25.  </TD></TR>
  26. <TR VALIGN="MIDDLE"><TD NOWRAP ALIGN="RIGHT"> </TD>
  27. <TD WIDTH="10" ALIGN="CENTER" NOWRAP>=</TD>
  28. <TD ALIGN="LEFT" NOWRAP>〈<I>R</I>(<I>U</I>, <I>V</I>), <I>HΣV</I><SUP>T</SUP> + <I>UΣK</I><SUP>T</SUP>〉</TD>
  29. <TD WIDTH=10 ALIGN="RIGHT">
  30. (4)</TD></TR>
  31. <TR VALIGN="MIDDLE"><TD NOWRAP ALIGN="RIGHT"> </TD>
  32. <TD WIDTH="10" ALIGN="CENTER" NOWRAP>=</TD>
  33. <TD ALIGN="LEFT" NOWRAP>〈<I>R</I>(<I>U</I>, <I>V</I>)<I>VΣ</I><SUP>T</SUP>, <I>H</I>〉 + 〈<I>Σ</I><SUP>T</SUP><I>U</I><SUP>T</SUP><I>R</I>(<I>U</I>, <I>V</I>), <I>K</I><SUP>T</SUP>〉.</TD>
  34. <TD WIDTH=10 ALIGN="RIGHT">
  35.  </TD></TR>
  36. </TABLE></DIV>
  37. <BR CLEAR="ALL">
  38.  
  39. In the middle line of (<A HREF=<tex2html_cr_mark>#eq2.11#111><tex2html_cr_mark></A>) we have used the fact that the range of
  40. <I>R</I> is always perpendicular to the range of <I>P</I>.  The gradient ∇<I>F</I> of
  41. <I>F</I>, therefore,  may be interpreted as the
  42. pair of matrices:
  43.  
  44. <P></P><DIV ALIGN="CENTER">
  45. <A ID="eq2.12"><tex2html_anchor_mark></A><tex2html_verbatim_mark>#math26#
  46. <TABLE WIDTH="100%" ALIGN="CENTER">
  47. <TR VALIGN="MIDDLE"><TD></TD><TD ALIGN="CENTER" NOWRAP>
  48. ∇<I>F</I>(<I>U</I>, <I>V</I>) = (<I>R</I>(<I>U</I>, <I>V</I>)<I>VΣ</I><SUP>T</SUP>, <I>R</I>(<I>U</I>, <I>V</I>)<SUP>T</SUP><I>UΣ</I>)∈<I>R</I><SUP>m×m</SUP>×<I>R</I><SUP>n×n</SUP>.
  49. </TD>
  50. <TD WIDTH=10 ALIGN="RIGHT">
  51. (5)</TD></TR>
  52. </TABLE>
  53. </DIV>
  54. Because of the product topology, we know
  55.  
  56. <P></P><DIV ALIGN="CENTER">
  57. <A ID="eq2.13"><tex2html_anchor_mark></A><tex2html_verbatim_mark>#math27#
  58. <TABLE WIDTH="100%" ALIGN="CENTER">
  59. <TR VALIGN="MIDDLE"><TD></TD><TD ALIGN="CENTER" NOWRAP>
  60. <tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_indisplay1264#<SUB>(U, V)</SUB>(<tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_indisplay1265#(<I>m</I>)×<tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_indisplay1266#(<I>n</I>)) = <tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_indisplay1269#<SUB>U</SUB><tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_indisplay1270#(<I>m</I>)×<tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_indisplay1273#<SUB>V</SUB><tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_indisplay1274#(<I>n</I>),
  61. </TD>
  62. <TD WIDTH=10 ALIGN="RIGHT">
  63. (6)</TD></TR>
  64. </TABLE>
  65. </DIV>
  66. where  <tex2html_verbatim_mark>#math28#<tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_inline1278#<SUB>(U, V)</SUB>(<tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_inline1279#(<I>m</I>)×<tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_inline1280#(<I>n</I>)) stands for the
  67. tangent space to the manifold  <tex2html_verbatim_mark>#math29#<tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_inline1282#(<I>m</I>)×<tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_inline1283#(<I>n</I>) at  <tex2html_verbatim_mark>#math30#(<I>U</I>, <I>V</I>)∈<tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_inline1285#(<I>m</I>)×<tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_inline1286#(<I>n</I>) and so on.  The projection of
  68. <tex2html_verbatim_mark>#math31#∇<I>F</I>(<I>U</I>, <I>V</I>) onto  <tex2html_verbatim_mark>#math32#<tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_inline1291#<SUB>(U, V)</SUB>(<tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_inline1292#(<I>m</I>)×<tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_inline1293#(<I>n</I>)),
  69. therefore, is the product of the projection of the first component of
  70. <tex2html_verbatim_mark>#math33#∇<I>F</I>(<I>U</I>, <I>V</I>) onto  <tex2html_verbatim_mark>#math34#<tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_inline1298#<SUB>U</SUB><tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_inline1299#(<I>m</I>) and the projection of the
  71. second component of  <tex2html_verbatim_mark>#math35#∇<I>F</I>(<I>U</I>, <I>V</I>) onto  <tex2html_verbatim_mark>#math36#<tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_inline1304#<SUB>V</SUB><tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_inline1305#(<I>n</I>). 
  72. In particular, we claim that the
  73. projection <I>g</I>(<I>U</I>, <I>V</I>) of the gradient  <tex2html_verbatim_mark>#math37#∇<I>F</I>(<I>U</I>, <I>V</I>) onto
  74. <tex2html_verbatim_mark>#math38#<tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_inline1311#<SUB>(U, V)</SUB>(<tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_inline1312#(<I>m</I>)×<tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_inline1313#(<I>n</I>)) is given by the pair of
  75. matrices:
  76. <BR>
  77. <DIV ALIGN="CENTER"><A ID="eq2.14"><tex2html_anchor_mark></A><tex2html_verbatim_mark>#math39#
  78. <TABLE CELLPADDING="0" ALIGN="CENTER" WIDTH="100%">
  79. <TR VALIGN="MIDDLE"><TD NOWRAP ALIGN="RIGHT"><I>g</I>(<I>U</I>, <I>V</I>) =</TD>
  80. <TD> </TD>
  81. <TD ALIGN="LEFT" NOWRAP><tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_indisplay1317#<tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_indisplay1318#<I>U</I>,</TD>
  82. <TD WIDTH=10 ALIGN="RIGHT">
  83.  </TD></TR>
  84. <TR VALIGN="MIDDLE"><TD NOWRAP ALIGN="RIGHT"> </TD>
  85. <TD> </TD>
  86. <TD> </TD>
  87. <TD WIDTH=10 ALIGN="RIGHT">
  88. (7)</TD></TR>
  89. <TR VALIGN="MIDDLE"><TD NOWRAP ALIGN="RIGHT"> </TD>
  90. <TD> </TD>
  91. <TD ALIGN="LEFT" NOWRAP>;SPMnbsp;;SPMnbsp;;SPMnbsp;;SPMnbsp;<tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_indisplay1320#<tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_indisplay1321#<I>V</I><tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_indisplay1322#.</TD>
  92. <TD WIDTH=10 ALIGN="RIGHT">
  93.  </TD></TR>
  94. </TABLE></DIV>
  95. <BR CLEAR="ALL">
  96.  
  97. Thus, the vector field
  98.  
  99. <P></P><DIV ALIGN="CENTER">
  100. <A ID="eq2.15"><tex2html_anchor_mark></A><tex2html_verbatim_mark>#math40#
  101. <TABLE WIDTH="100%" ALIGN="CENTER">
  102. <TR VALIGN="MIDDLE"><TD></TD><TD ALIGN="CENTER" NOWRAP>
  103. <tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_indisplay1324# = - <I>g</I>(<I>U</I>, <I>V</I>)
  104. </TD>
  105. <TD WIDTH=10 ALIGN="RIGHT">
  106. (8)</TD></TR>
  107. </TABLE>
  108. </DIV>
  109. defines a steepest descent flow on the manifold  <tex2html_verbatim_mark>#math41#<tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_inline1326#(<I>m</I>)×<tex2html_image_mark>#tex2html_wrap_inline1327#(<I>n</I>) for the objective function  <I>F</I>(<I>U</I>, <I>V</I>).
  110.  
  111. <P>
  112.