SDRVGG

   Univ. of Tennessee, Univ. of California Berkeley and NAG Ltd..
   November 2006

Purpose

SDRVGG  checks the nonsymmetric generalized eigenvalue driver
routines.
                              T          T        T
SGEGS factors A and B as Q S Z  and Q T Z , where   means
transpose, T is upper triangular, S is in generalized Schur form
(block upper triangular, with 1x1 and 2x2 blocks on the diagonal,
the 2x2 blocks corresponding to complex conjugate pairs of
generalized eigenvalues), and Q and Z are orthogonal.  It also
computes the generalized eigenvalues (alpha(1),beta(1)), ...,
(alpha(n),beta(n)), where alpha(j)=S(j,j) and beta(j)=P(j,j) --
thus, w(j) = alpha(j)/beta(j) is a root of the generalized
eigenvalue problem

    det( A - w(j) B ) = 0

and m(j) = beta(j)/alpha(j) is a root of the essentially equivalent
problem

    det( m(j) A - B ) = 0

SGEGV computes the generalized eigenvalues (alpha(1),beta(1)), ...,
(alpha(n),beta(n)), the matrix L whose columns contain the
generalized left eigenvectors l, and the matrix R whose columns
contain the generalized right eigenvectors r for the pair (A,B).

When SDRVGG is called, a number of matrix "sizes" ("n's") and a
number of matrix "types" are specified.  For each size ("n")
and each type of matrix, one matrix will be generated and used
to test the nonsymmetric eigenroutines.  For each matrix, 7
tests will be performed and compared with the threshhold THRESH:

Results from SGEGS:

                 T
(1)   | A - Q S Z  | / ( |A| n ulp )

                 T
(2)   | B - Q T Z  | / ( |B| n ulp )

              T
(3)   | I - QQ  | / ( n ulp )

              T
(4)   | I - ZZ  | / ( n ulp )

(5)   maximum over j of D(j)  where:

if alpha(j) is real:
                    |alpha(j) - S(j,j)|        |beta(j) - T(j,j)|
          D(j) = ------------------------ + -----------------------
                 max(|alpha(j)|,|S(j,j)|)   max(|beta(j)|,|T(j,j)|)

if alpha(j) is complex:
                                | det( s S - w T ) |
          D(j) = ---------------------------------------------------
                 ulp max( s norm(S), |w| norm(T) )*norm( s S - w T )

          and S and T are here the 2 x 2 diagonal blocks of S and T
          corresponding to the j-th eigenvalue.

Results from SGEGV:

(6)   max over all left eigenvalue/-vector pairs (beta/alpha,l) of

   | l**H * (beta A - alpha B) | / ( ulp max( |beta A|, |alpha B| ) )

      where l**H is the conjugate tranpose of l.

(7)   max over all right eigenvalue/-vector pairs (beta/alpha,r) of

      | (beta A - alpha B) r | / ( ulp max( |beta A|, |alpha B| ) )

Test Matrices

The sizes of the test matrices are specified by an array
NN(1:NSIZES); the value of each element NN(j) specifies one size.
The "types" are specified by a logical array DOTYPE( 1:NTYPES ); if
DOTYPE(j) is .TRUE., then matrix type "j" will be generated.
Currently, the list of possible types is:

(1)  ( 0, 0 )         (a pair of zero matrices)

(2)  ( I, 0 )         (an identity and a zero matrix)

(3)  ( 0, I )         (an identity and a zero matrix)

(4)  ( I, I )         (a pair of identity matrices)

        t   t
(5)  ( J , J  )       (a pair of transposed Jordan blocks)

                                    t                ( I   0  )
(6)  ( X, Y )         where  X = ( J   0  )  and Y = (      t )
                                 ( 0   I  )          ( 0   J  )
                      and I is a k x k identity and J a (k+1)x(k+1)
                      Jordan block; k=(N-1)/2

(7)  ( D, I )         where D is diag( 0, 1,..., N-1 ) (a diagonal
                      matrix with those diagonal entries.)
(8)  ( I, D )

(9)  ( big*D, small*I ) where "big" is near overflow and small=1/big

(10) ( small*D, big*I )

(11) ( big*I, small*D )

(12) ( small*I, big*D )

(13) ( big*D, big*I )

(14) ( small*D, small*I )

(15) ( D1, D2 )        where D1 is diag( 0, 0, 1, ..., N-3, 0 ) and
                       D2 is diag( 0, N-3, N-4,..., 1, 0, 0 )
          t   t
(16) Q ( J , J ) Z     where Q and Z are random orthogonal matrices.

(17) Q ( T1, T2 ) Z    where T1 and T2 are upper triangular matrices
                       with random O(1) entries above the diagonal
                       and diagonal entries diag(T1) =
                       ( 0, 0, 1, ..., N-3, 0 ) and diag(T2) =
                       ( 0, N-3, N-4,..., 1, 0, 0 )

(18) Q ( T1, T2 ) Z    diag(T1) = ( 0, 0, 1, 1, s, ..., s, 0 )
                       diag(T2) = ( 0, 1, 0, 1,..., 1, 0 )
                       s = machine precision.

(19) Q ( T1, T2 ) Z    diag(T1)=( 0,0,1,1, 1-d, ..., 1-(N-5)*d=s, 0 )
                       diag(T2) = ( 0, 1, 0, 1, ..., 1, 0 )

                                                       N-5
(20) Q ( T1, T2 ) Z    diag(T1)=( 0, 0, 1, 1, a, ..., a   =s, 0 )
                       diag(T2) = ( 0, 1, 0, 1, ..., 1, 0, 0 )

(21) Q ( T1, T2 ) Z    diag(T1)=( 0, 0, 1, r1, r2, ..., r(N-4), 0 )
                       diag(T2) = ( 0, 1, 0, 1, ..., 1, 0, 0 )
                       where r1,..., r(N-4) are random.

(22) Q ( big*T1, small*T2 ) Z    diag(T1) = ( 0, 0, 1, ..., N-3, 0 )
                                 diag(T2) = ( 0, 1, ..., 1, 0, 0 )

(23) Q ( small*T1, big*T2 ) Z    diag(T1) = ( 0, 0, 1, ..., N-3, 0 )
                                 diag(T2) = ( 0, 1, ..., 1, 0, 0 )

(24) Q ( small*T1, small*T2 ) Z  diag(T1) = ( 0, 0, 1, ..., N-3, 0 )
                                 diag(T2) = ( 0, 1, ..., 1, 0, 0 )

(25) Q ( big*T1, big*T2 ) Z      diag(T1) = ( 0, 0, 1, ..., N-3, 0 )
                                 diag(T2) = ( 0, 1, ..., 1, 0, 0 )

(26) Q ( T1, T2 ) Z     where T1 and T2 are random upper-triangular
                        matrices.

Arguments

NSIZES
(input) INTEGER
The number of sizes of matrices to use.  If it is zero,
SDRVGG does nothing.  It must be at least zero.
NN
(input) INTEGER array, dimension (NSIZES)
An array containing the sizes to be used for the matrices.
Zero values will be skipped.  The values must be at least
zero.
NTYPES
(input) INTEGER
The number of elements in DOTYPE.   If it is zero, SDRVGG
does nothing.  It must be at least zero.  If it is MAXTYP+1
and NSIZES is 1, then an additional type, MAXTYP+1 is
defined, which is to use whatever matrix is in A.  This
is only useful if DOTYPE(1:MAXTYP) is .FALSE. and
DOTYPE(MAXTYP+1) is .TRUE. .
DOTYPE
(input) LOGICAL array, dimension (NTYPES)
If DOTYPE(j) is .TRUE., then for each size in NN a
matrix of that size and of type j will be generated.
If NTYPES is smaller than the maximum number of types
defined (PARAMETER MAXTYP), then types NTYPES+1 through
MAXTYP will not be generated.  If NTYPES is larger
than MAXTYP, DOTYPE(MAXTYP+1) through DOTYPE(NTYPES)
will be ignored.
ISEED
(input/output) INTEGER array, dimension (4)
On entry ISEED specifies the seed of the random number
generator. The array elements should be between 0 and 4095;
if not they will be reduced mod 4096.  Also, ISEED(4) must
be odd.  The random number generator uses a linear
congruential sequence limited to small integers, and so
should produce machine independent random numbers. The
values of ISEED are changed on exit, and can be used in the
next call to SDRVGG to continue the same random number
sequence.
THRESH
(input) REAL
A test will count as "failed" if the "error", computed as
described above, exceeds THRESH.  Note that the error is
scaled to be O(1), so THRESH should be a reasonably small
multiple of 1, e.g., 10 or 100.  In particular, it should
not depend on the precision (single vs. double) or the size
of the matrix.  It must be at least zero.
THRSHN
(input) REAL
Threshhold for reporting eigenvector normalization error.
If the normalization of any eigenvector differs from 1 by
more than THRSHN*ulp, then a special error message will be
printed.  (This is handled separately from the other tests,
since only a compiler or programming error should cause an
error message, at least if THRSHN is at least 5--10.)
NOUNIT
(input) INTEGER
The FORTRAN unit number for printing out error messages
(e.g., if a routine returns IINFO not equal to 0.)
A
(input/workspace) REAL array, dimension
                  (LDA, max(NN))
Used to hold the original A matrix.  Used as input only
if NTYPES=MAXTYP+1, DOTYPE(1:MAXTYP)=.FALSE., and
DOTYPE(MAXTYP+1)=.TRUE.
LDA
(input) INTEGER
The leading dimension of A, B, S, T, S2, and T2.
It must be at least 1 and at least max( NN ).
B
(input/workspace) REAL array, dimension
                  (LDA, max(NN))
Used to hold the original B matrix.  Used as input only
if NTYPES=MAXTYP+1, DOTYPE(1:MAXTYP)=.FALSE., and
DOTYPE(MAXTYP+1)=.TRUE.
S
(workspace) REAL array, dimension (LDA, max(NN))
The Schur form matrix computed from A by SGEGS.  On exit, S
contains the Schur form matrix corresponding to the matrix
in A.
T
(workspace) REAL array, dimension (LDA, max(NN))
The upper triangular matrix computed from B by SGEGS.
S2
(workspace) REAL array, dimension (LDA, max(NN))
The matrix computed from A by SGEGV.  This will be the
Schur form of some matrix related to A, but will not, in
general, be the same as S.
T2
(workspace) REAL array, dimension (LDA, max(NN))
The matrix computed from B by SGEGV.  This will be the
Schur form of some matrix related to B, but will not, in
general, be the same as T.
Q
(workspace) REAL array, dimension (LDQ, max(NN))
The (left) orthogonal matrix computed by SGEGS.
LDQ
(input) INTEGER
The leading dimension of Q, Z, VL, and VR.  It must
be at least 1 and at least max( NN ).
Z
(workspace) REAL array of
                   dimension( LDQ, max(NN) )
The (right) orthogonal matrix computed by SGEGS.
ALPHR1
(workspace) REAL array, dimension (max(NN))
ALPHI1
(workspace) REAL array, dimension (max(NN))
BETA1
(workspace) REAL array, dimension (max(NN))

The generalized eigenvalues of (A,B) computed by SGEGS.
( ALPHR1(k)+ALPHI1(k)*i ) / BETA1(k) is the k-th
generalized eigenvalue of the matrices in A and B.
ALPHR2
(workspace) REAL array, dimension (max(NN))
ALPHI2
(workspace) REAL array, dimension (max(NN))
BETA2
(workspace) REAL array, dimension (max(NN))

The generalized eigenvalues of (A,B) computed by SGEGV.
( ALPHR2(k)+ALPHI2(k)*i ) / BETA2(k) is the k-th
generalized eigenvalue of the matrices in A and B.
VL
(workspace) REAL array, dimension (LDQ, max(NN))
The (block lower triangular) left eigenvector matrix for
the matrices in A and B.  (See STGEVC for the format.)
VR
(workspace) REAL array, dimension (LDQ, max(NN))
The (block upper triangular) right eigenvector matrix for
the matrices in A and B.  (See STGEVC for the format.)
WORK
(workspace) REAL array, dimension (LWORK)
LWORK
(input) INTEGER
The number of entries in WORK.  This must be at least
2*N + MAX( 6*N, N*(NB+1), (k+1)*(2*k+N+1) ), where
"k" is the sum of the blocksize and number-of-shifts for
SHGEQZ, and NB is the greatest of the blocksizes for
SGEQRF, SORMQR, and SORGQR.  (The blocksizes and the
number-of-shifts are retrieved through calls to ILAENV.)
RESULT
(output) REAL array, dimension (15)
The values computed by the tests described above.
The values are currently limited to 1/ulp, to avoid
overflow.
INFO
(output) INTEGER
= 0:  successful exit
< 0:  if INFO = -i, the i-th argument had an illegal value.
> 0:  A routine returned an error code.  INFO is the
      absolute value of the INFO value returned.

Call Graph

Caller Graph