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文档介绍

文档介绍:数值分析(计算方法)总结
第一章 绪论
误差来源:模型误差、观测误差、截断误差〔方法误差〕、舍入误差
εx=|x-x*|是x*的绝对误差,e=x*-x是x*的误差,εx=x-x*≤ε,ε为x*的绝对误差限〔或误ek = xk - x*假设limk→∞ek+1ekp=C,那么称该迭代为p 〔不小于1〕阶收敛,其中 C (不为0)称为渐进误差常数
第三章 解线性方程组直接法
列主元LU分解法:计算主元Si=aik-r=1k-1lirurk,i=k,k+1…n选主元
Sik=maxk≤i≤nSi
u1j=a1j,(j=1,2…n)li1=ai1u11,(i=2,3…n)
ukj=akj-m=1k-1lkmumj,j=k,k+1,…n,即为上式主元lik=1ukkaik-m=1k-1limumk,i=k+1,k+2,…n
对于Ax=b,三角分解A=LU,Doolittle分解:L为单位下三角矩阵,U为上三角矩阵;Crout分解:L为下三角矩阵,U为单位上矩阵。可分解为:
Ly=b,下三角方程组Ux=y,上三角方程组假设利用紧凑格式可化为:Ux=y
y1=b1yk=bk-m=1k-1lkmym,(k=2,3…n)
Cholesky平方根法:系数矩阵A必须对称正定AX=b⇔Ly=bLTx=y(其中A=LLT)
l11=a11,li1=ai1l11(i=2,3…n)lkk=akk-m=1k-1lkm2,lik=1lkk(aik-m=1k-1limlkm)(i=k+1,k+2…n,k=2,3…n)
改良Cholesky分解法:A=LDLT
L=1l211l31l321………⋱ln1ln2…ln(n-1)1,D=d1d2⋱⋱dn。由A=L(DLT)
A=1l211l31l321………⋱ln1ln2…ln(n-1)1,D=d1d1l21d1l31…d1ln1d2d2l32…d2ln2⋱…d3ln3⋱⋮dn,逐行相乘
lij=1dj(aij-k=1j-1likdkljk),(j=1,2…i-1)di=aii-k=1j-1lik2dk,(i=1,2…n)为减少计算量,令cij=lijdj,可改为:
cij=aij-k=1j-1cikljklij=cijdjdj=aii-k=1i-1ciklik(i=2,3…n,j=1,2…i-1),等价于Ly=bLTx=D-1y
其中:D-1=1d11d2⋱1dn
追赶法:Ax=d(A=LU),可化为Ly=d,Ux=y
A=a1c1b1a2c2⋱⋱⋱an-1bn-1cn-1anbn=1l21⋱⋱ln-11ln1u1c1u2c2⋱⋱un-1cn-1un
u1=b1li=aiui-1ui=bi-lici-1,(i=2,3…n)
向量范数::A1=i=1nxi,1-范数A2=i=1nxi2,2-范数或欧氏范数A∞=limp→+∞xp=max1≤i≤n{xi},∞-范数
矩阵范数:
A1=max1≤j≤ni=1naij,列范数A2=λmaxATA,谱范数A∞=max1≤i≤nj=1naij,行范数
谱半径:ρA=max1≤i≤n{λi}λ为特征值,且ρA≤A,若A为对称阵则:ρA=A2
收敛条件:谱半径小于1
条件数:Cond=A-1*A,Cond2A=λmaxλmin
第四章 解线性方程组的迭代法
Jacobi迭代:xi(k+1)=1aii(bi-j=1i-1aijxjk-j=i+1naijxjk),(i=1,2…n;k=0,1,2…)
基于Jacobi迭代的Gauss-Seidel迭代:
xi(k+1)=1aii(bi-j=1i-1aijxjk+1-j=i+1naijxjk),(i=1,2…n;k=0,1,2…)
迭代收敛:谱半径小于1,范数小于1能推出收敛但不能反推
逐次超松弛迭代〔SOR〕:
xi(k+1)=xi(k)-ϖaii(bi-j=1i-1aijxjk+1-j=i+1naijxjk),(i=1,2…n;k=0,1,2…)
或:xi(k+1)=1-ϖxik+ϖaii(bi-j=1i-1aijxjk+1-j=i+1naijxjk),(i=1,2…n;k=0,1,2…)
当ϖ=1时,就是基于Jacobi迭代的Gauss-Seidel迭代〔加权平均〕。
第五章 插值法
Lagrange插值法:
ljxi=0,i≠j1,i=j,则ljx=i=0nx-xixj-xi
构造插值函数:Lnxi=fxi=yi,i=0,1…n,令Lx=l0xy0+l1xy1+…+ln(x)yn
那么:y=Lnx=j=0nl