Given a square matrix $A$ and a polynomial $p$, the Crouzeix ratio is the norm of the polynomial on the field of values of $A$ divided by the 2-norm of the matrix $p(A)$. Crouzeix's conjecture states that the globally minimal value of the Crouzeix ratio is 0.5, regardless of the matrix order and polynomial degree, and it is known that 1 is a frequently occurring locally minimal value. Making use of a heavy-tailed distribution to initialize our optimization computations, we demonstrate for the first time that the Crouzeix ratio has many other locally minimal values between 0.5 and 1. Besides showing that the same function values are repeatedly obtained for many different starting points, we also verify that an approximate nonsmooth stationarity condition holds at computed candidate local minimizers. We also find that the same locally minimal values are often obtained both when optimizing over real matrices and polynomials, and over complex matrices and polynomials. We argue that minimization of the Crouzeix ratio makes a very interesting nonsmooth optimization case study, illustrating among other things how effective the BFGS method is for nonsmooth, nonconvex optimization. Our method for verifying approximate nonsmooth stationarity is based on what may be a novel approach to finding approximate subgradients of max functions on an interval. Our extensive computations strongly support Crouzeix's conjecture: in all cases, we find that the smallest locally minimal value is 0.5.


翻译:根据一个平方基质 $A$和多元基质 $P$, Crouzeix 比率是美元地区多元值的规范。 Crouzeix 的推测表明,Crouzix 比率的全球最低值为0.5, 不论矩阵顺序和多级, 已知 1 是经常发生的地方最低值。 使用一个超速分布来启动我们的优化计算, 我们第一次证明, Crouzeix 比率在0. 5 和 1. 之间有许多其他本地最低值。 Crouzeix 比率除了显示许多不同起始点反复获得相同的函数值之外, 我们还证实, Crouzeix 比率的全球最低值约为0. 0. 0.5, 不论矩阵顺序和多元度, 并且已知, 1 本地最低值通常是在优化真实基质和多元基值上实现最起码值时获得的。 我们指出, Crouzix 比率的最小值比值在0.5和本地最低值之间, 一个非常最小的数值在不透度的基点上, 我们的精确的计算方法在不透度上,

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