実対称固有値問題: 対称三重対角行列 : (全ての固有値およびオプショナルで固有ベクトル)

LAPACKサンプルソースコード : 使用ルーチン名:DSTEV

概要

本サンプルはFortran言語によりLAPACKルーチンDSTEVを利用するサンプルプログラムです。

対称三重対角行列のすべての固有値と固有ベクトルを求めます。

\begin{displaymath}
A = \left(
\begin{array}{rrrr}
1 & 1 & 0 & 0 \\
1 & 4 &...
...0 \\
0 & 2 & 9 & 3 \\
0 & 0 & 3 & 16
\end{array} \right),
\end{displaymath}

計算された固有値と固有ベクトルの誤差限界近似値も合わせて求めます。

入力データ

(本ルーチンの詳細はDSTEV のマニュアルページを参照)

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DSTEV Example Program Data

  4                         :Value of N

  1.0  4.0  9.0  16.0  :End of diagonal elements
  1.0  2.0  3.0        :End of off-diagonal elements

出力結果

(本ルーチンの詳細はDSTEV のマニュアルページを参照)

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 DSTEV Example Program Results

 Eigenvalues
     0.6476  3.5470  8.6578 17.1477
 Eigenvectors
          1       2       3       4
 1   0.9396  0.3388  0.0494  0.0034
 2  -0.3311  0.8628  0.3781  0.0545
 3   0.0853 -0.3648  0.8558  0.3568
 4  -0.0167  0.0879 -0.3497  0.9326

 Error estimate for the eigenvalues
        3.8E-15

 Error estimates for the eigenvectors
        1.3E-15    1.3E-15    7.5E-16    4.5E-16

ソースコード

(本ルーチンの詳細はDSTEV のマニュアルページを参照)

※本サンプルソースコードのご利用手順は「サンプルのコンパイル及び実行方法」をご参照下さい。


このソースコードをダウンロード
    Program dstev_example

!     DSTEV Example Program Text

!     Copyright 2017, Numerical Algorithms Group Ltd. http://www.nag.com

!     .. Use Statements ..
      Use lapack_example_aux, Only: nagf_file_print_matrix_real_gen
      Use lapack_interfaces, Only: ddisna, dstev
      Use lapack_precision, Only: dp
!     .. Implicit None Statement ..
      Implicit None
!     .. Parameters ..
      Integer, Parameter :: nin = 5, nout = 6
!     .. Local Scalars ..
      Real (Kind=dp) :: eerrbd, eps
      Integer :: i, ifail, info, ldz, n
!     .. Local Arrays ..
      Real (Kind=dp), Allocatable :: d(:), e(:), rcondz(:), work(:), z(:, :), &
        zerrbd(:)
!     .. Intrinsic Procedures ..
      Intrinsic :: abs, epsilon, max
!     .. Executable Statements ..
      Write (nout, *) 'DSTEV Example Program Results'
      Write (nout, *)
!     Skip heading in data file
      Read (nin, *)
      Read (nin, *) n
      ldz = n
      Allocate (d(n), e(n-1), rcondz(n), work(2*n-2), z(ldz,n), zerrbd(n))

!     Read the diagonal and off-diagonal elements of the matrix A
!     from data file

      Read (nin, *) d(1:n)
      Read (nin, *) e(1:n-1)

!     Solve the symmetric tridiagonal eigenvalue problem
      Call dstev('Vectors', n, d, e, z, ldz, work, info)

      If (info==0) Then

!       Print solution

        Write (nout, *) 'Eigenvalues'
        Write (nout, 100) d(1:n)
        Flush (nout)

!       Standardize the eigenvectors so that first elements are non-negative.
        Do i = 1, n
          If (z(1,i)<0.0_dp) Then
            z(1:n, i) = -z(1:n, i)
          End If
        End Do

!       ifail: behaviour on error exit
!              =0 for hard exit, =1 for quiet-soft, =-1 for noisy-soft
        ifail = 0
        Call nagf_file_print_matrix_real_gen('General', ' ', n, n, z, ldz, &
          'Eigenvectors', ifail)

!       Get the machine precision, EPS and compute the approximate
!       error bound for the computed eigenvalues.  Note that for
!       the 2-norm, max( abs(D(i)) ) = norm(A), and since the
!       eigenvalues are returned in ascending order
!       max( abs(D(i)) ) = max( abs(D(1)), abs(D(n)))

        eps = epsilon(1.0E0_dp)
        eerrbd = eps*max(abs(d(1)), abs(d(n)))

!       Call DDISNA to estimate reciprocal condition
!       numbers for the eigenvectors
        Call ddisna('Eigenvectors', n, n, d, rcondz, info)

!       Compute the error estimates for the eigenvectors

        Do i = 1, n
          zerrbd(i) = eerrbd/rcondz(i)
        End Do

!       Print the approximate error bounds for the eigenvalues
!       and vectors

        Write (nout, *)
        Write (nout, *) 'Error estimate for the eigenvalues'
        Write (nout, 110) eerrbd
        Write (nout, *)
        Write (nout, *) 'Error estimates for the eigenvectors'
        Write (nout, 110) zerrbd(1:n)
      Else
        Write (nout, 120) 'Failure in DSTEV. INFO =', info
      End If

100   Format (3X, (8F8.4))
110   Format (4X, 1P, 6E11.1)
120   Format (1X, A, I4)
    End Program


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