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数值计算方法与算法课件.ppt

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数值计算方法与算法课件.ppt

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数值计算方法与算法课件.ppt

文档介绍

文档介绍:关于数值计算方法与算法
现在学****的是第1页,共47页
求解线性方程组 Ax = y,可用直接法。当 A 为稀疏矩阵时,直接法将破坏矩阵 A 的稀疏性。
我们可以对线性方程组进行等价变换,构造出等价方程
组 x = Mx+g,由优时,雅可比迭代收敛。
证明 方法一:根据严格对角占优矩阵的定义。
雅可比迭代矩阵:
现在学****的是第18页,共47页
方法二:反证法。
因为A为严格对角占优矩阵,,aii≠0.
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现在学****的是第20页,共47页
雅可比迭代算法
算法描述:
1. 输入系数矩阵A和常数项向量y;
2. 形成雅可比迭代矩阵B和向量g
现在学****的是第21页,共47页
3. 赋初始值
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4. 实现迭代
5. 输出方程组的解 x2[i],i=1,2,…,n.
现在学****的是第23页,共47页
高斯-塞德尔(Gauss-Seidel)迭代
高斯-塞德尔迭代的计算
在雅可比迭代()的迭代过程中,可用新求出的x(k+1)的分量来代替x(k)的分量参与计算,直到用x(k+1)的前n-1分量代替x(k) 的前n-1个分量求出 为止,即可由()得到高斯-塞德尔迭代:
算法
现在学****的是第24页,共47页
令B=L+U,其中
则高斯-赛德尔迭代可写成矩阵形式
或写成
其中, 为高斯-塞德尔迭代矩阵,
现在学****的是第25页,共47页
高斯-塞德尔迭代的收敛性
,高斯-塞德尔迭代收敛的充分必要条件为
也可以利用条件 来判断高斯-塞德尔迭代收敛。
定理 当系数矩阵为严格对角占优时,高斯-塞德尔迭代收敛。
证明 。反证法。
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定理 当系数矩阵A为正定矩阵,高斯-塞德尔迭代收敛。
证明
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现在学****的是第30页,共47页
设系数矩阵为
判定高斯-塞德尔迭代格式的收敛性。
解 高斯-塞德尔迭代矩阵为 其中,
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高斯-塞德尔迭代算法
根据(),可以写出高斯-塞德尔迭代的核心部分:

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松弛迭代
高斯-塞德尔迭代为
松弛迭代法是高斯-塞德尔迭代法的一种变化形式。令
现在学****的是第35页,共47页
其中,参数ω>0称为松弛因子。将()变形为
()或()称为松弛迭代法。迭代矩阵为
当0<ω<1时,称为低松弛迭代;
当1<ω<2时,称为超松弛迭代;
当ω=1时, 即为高斯-塞德尔迭代。
现在学****的是第36页,共47页
实际用计算机计算时,采用()的分量形式,即
雅可比迭代、高斯-塞德尔迭代和松弛迭代均为单步线性迭代。
现在学****的是第37页,共47页
松弛迭代的收敛性
定理 松弛迭代收敛的必要条件是0<ω<2。即若松弛迭
代收敛,则必有0<ω<2。
证明 松弛迭代矩阵 其中,
现在学****的是第38页,共47页
如果松弛迭代收敛,, 即Sω的所有特征值的绝对值均小于1。由特征方程的性质得
由(1)和(2)两式得
现在学****的是第39页,共47页
定理 如果系数矩阵A为严格对角占优,当松弛因子 时,则松弛迭代收敛。

若A为对称正定矩阵时,则当 时,
松弛迭代收敛。
现在学****的是第40页,共47页
松弛迭代算法 基本上与高斯-塞德尔迭代算法相同。
现在学****的是第41页,共47页
逆矩阵的计算
1. 用初等变换
2. 用伴随矩阵
3.