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文档简介
ARnn
AxbRn
xRn
xBx
(4-BRnn,fRn,xRn阵 Axb
x(0)(11
x)x(2)B)x(3) Bx(2)得到向量序列 x(1),x(2),x(3),…..x(k),.x(k1)Bx(k) (k0,1,2,
(4-如果对任意x(0),
k时x(k)x*x(k)(x(k),x(k),,x(k))T
limx(k1)k
Blimx(k)k
x*x*Bx*三种基本的迭代一雅可比(Jacobi)迭代法。a11x1a12x2a1nxna21x1a22x2a2nxnan1x1an2x2annxnA(aij)nn非奇异,且aii0(i12,n)x1
1b x x 11 x 1bax ax
1b x
(4-nannn
x(kxi
bi
njnj
(kaa
(i1,2,, (4-x(kxi
x(k
bi
nnj
(kaa
(4-i(i1,2,,i 8x3x 20x1
2x
4x111x2x333 14xx
x12xx n nx(k1)
1b
ax(k)
(i1,2,,
(4-a aii
jj
x(k
1(20
3x(k
2x(k) 3x2
2x3
x(k
()
x(k) 2x1x24x3x(k
1(122x(k)x(k x(0) x(k1)1b ax(k)4x(1)4
0
x
ii
j 3j xx1
8,
x2x
33,
x3x
1241;1xx1
12033232.875
…,x(10)x(2)x2
13348
…,x(10)xx3
11411224
3
2…,x(10)233
(k1)x(k
321T(k
(k
j1j
(i1,2,,
a
x(k1)
1n
a11
11
(4- a22
a22
a22
an
(k)
ann
x(k1)Bx(k)
(4-
a1n
a2n A
ain
nn (4-Ddiag(a11,a22,,ann 21 L
jj
a1n
U
j1n
n1n Axb(DLU)xbDx(LU)xbDx(LU)xx D1(LU
xBJxf
Jx(k1)J
x(k
fJ
k
(4-
a1n
LU
ann
1na21
a2n
a21
a2n
22
1
ann
b1
ba11
a a
1f
b2 22
1 b ba a nn
ann
n二、高斯-赛德尔(Gauss-Seidel)迭代
x2x
时x 11
xk1,xk1,,xk
(kxix
xix些。故对1x(k1)1
1(203x(k23823
2x(k)xx
1(33
313
x(k)x(k1)
(k
(k (12343
x(k1)x
1(203x(k282
2x(k)xx
1(334x(k11
x(k)3x(k1)1(122x(k1)x(k 3 1x(1)1
x(0)0,0,0)T2 3 .523 30.52.50.25 31x(5)2.99984312x(5)2.00007223x(5)1.0000613
x(k
x(k
(k 1
(k
(k)a aii
aijxj
aijxj k0,1,2,;i1,2,,
(4-x(k1)
1b
nax(k)n
(i12, a aii
ji
a(ka
(k j
a a ax(kj
i1,2,, (k1)
x(k1)11
(k1)
x(k1)
2 2
(k x(k1)
nn
x(k) b 12
1n
1
x(k)
b2+ 2n +
0 (k) 0 nDx(k1)- 令x(k1)(DL)1Ux(k)(DL)1令 (DL)1 (DL)1 x(k1)Bx(k) (k 10
(k13x(k2(k3)x(k (5(k13x(k3)2x(kx(k31(k2)(k1(k2(k3)x(k2(5(k1(k3)x(k(k(k3x12)-代高格斯-代高格斯式
取初值x 方程组的近似解9)))
取初值x 方程组的近似解5)7)8)三.超松弛(SOR) ~(k
1
(k
(k
iaiii
aijxj
aijxj
(kxix
(ki
(1)x(k(k
(k
na(ka
(k (1)xi
aijx
aijx i
ii j
j 称(4-14)为超松弛迭代法,简称为SOR迭代法,
x(k1)Bx(k) (4-
fDL三、迭代法的收敛性Ax
x(k1)Bx(k) 设
是(1)的解x(k
k若有limx(k kk注意.limx(k)x*limx(k)x*.k kx(k)
为任意向量范
x*Bx*fx(k1
x*Bx(k)BxB(x(k)x*) Bk1x(0)x*令ε(k)x(k) ,ε(k1)Bε(k)B2ε(k1)Bklimε(k
0
(k
limBk1ε(0)
k
k
k ε(0) x(0)
limBk1k
引
BRnn limBk
(B)1k证明:略
存在非奇异矩阵P使得B=P-1JP,Bk=P-1JkJ J
. . J
i
1Jir Jir s 迭代法收敛性的判定条定理4.1(充要条件 迭代x(k1)Bx(k)
x(0) .
(B)1证明
若||B||
||x(k)x*
||B||
||x(k
x(k1)
(4-||x(k
x*
||B||k1||B.
||
x(0)
(4-当||B||1时,方阵I-B非奇异,方程组(I-B)x=f设解为x*, x*-x(m)=B(x*-x(m-1)
||x*x(m)
B(x*
x(m1) x*
B
x*x(m2)
B
x*x(0)||x*x(0)||为常数,||B||<1,||x*-x(m)||→0,
m
B(m) Bx(k)x(k B
x(k1)x(k p
x(k
x*(x(k)x*)p
x(k
x(kp
p
)x(kp
p例 x12x22x3
2x
A 121 2 2x2x321 2 2 D1(LU)
10 0 detIBJ
3 (B)0 detI得
detI(DL)1Udet(DL)1D-LU
3424(2)2 进一步得(BG)2
A(aij
n|aii||aijnjj
(i
等式成立,称矩阵A为严格对角占优阵 A为非奇异矩阵,det(A) 2
0
1
1 6 6
04 04 定理4.3(充分性条件)Ax中的A为严格对角占优阵则Jacobi证(1)Jacobi0 0a
a1na
nn a2n D1(LU)
a22
|a|
(i1,2,,|aii
j A为严格对角占优阵,|aii||aijj
(i1,2,,
所 1|a (i1,2,,|aii 即||
||
j
(D 的特征值 detI(DL)1Udet(DL)1det[(DL)U] det(DL)1 C(DL)U
anndet(C)det(DL)U (4-现在证明|| .用反证法,假设||1,又由|||aii||||aij|j j
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