En mathématiques, la méthode de la puissance itérée[1] ou méthode des puissances est un algorithme pour calculer la valeur propre dominante d'une matrice. Bien que cet algorithme soit simple à mettre en œuvre et populaire, il ne converge pas très vite.
Calcul de valeurs propres
Étant donné une matriceA, on cherche une valeur propre de plus grand module et un vecteur propre associé. Le calcul de valeurs propres n'est en général pas possible directement (par une expression analytique) : on utilise alors des méthodes itératives, et la méthode des puissances est la plus simple d'entre elles.
Théorème — Soit A une matrice carrée d'ordre n et (λ1,λ2,...,λn) ses valeurs propres. On suppose :
On considère la somme directe ℂn=E⊕F où E est le sous-espace caractéristique de A associé à la valeur propre λ1, et F est le sous-espace caractéristique de A associé aux autres valeurs propres.
Alors si w(0)∉F, la suite de vecteurs (w(n)) définie par la relation de récurrence
vérifie
w(n)≠0 pour tout n∈ℕ.
lorsque n→∞.
lorsque n→∞, où v est un vecteur unitaire de A associé à la valeur propre λ1.
Si j est une composante non nulle du vecteur v, alors lorsque n→∞.
Convergence
Lorsque les multiplicités algébriques et géométriques associées à la valeur propre λ1 sont égales, le taux de convergence de l'algorithme se comporte en , où λ1 et λ2 sont la plus grande et la seconde plus grande valeurs propres (en valeur absolue). La convergence est bien plus lente dans le cas contraire, et se comporte comme en général[2].
Cet algorithme est utilisé dans les contextes où le fait de n'utiliser la matrice qu'à travers des produits est un avantage, par exemple pour les très grandes matrices utilisées dans PageRank[1].
↑« Graphische Untersuchung der Knickfestigkeit gerader Stäbe », Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, vol. 42, no 52, , p. 1436–1443.
↑Die Dampfturbinen und ihre Aussichten als Wärmekraftmaschinen und über die Gasturbine (1903).
↑Timoshenko, History of strength of materials, McGraw-Hill Book Co., (réimpr. 1983, éd. Dover), 452 p., « Theory of Elasticity during the period 1900-1950 », p. 418