求解如下矩阵方程求解,高分在线等!

其中L为下三角矩阵U为上三角矩陣。

例如4×4矩阵A的情况,(1)式如下:

可以用如(1)式***来求解线性方程组

此拆分方法的优点在于求解一个三角形方程组相当容易這样,(4)式可用向前替代过程求解如下:

(5)式可用回代过程求解,这与(2)式~(3)式一样

(6)式和(7)式共需执行N2次内层循环(對每个右端项b),每个内层循环包括一次乘法和一次加法如果有N个右端项,它们是单位列向量(在求矩阵逆时就是这种情况)考虑这些零元素可把(6)式的总执行次数从N3/2减少到N3/6,而(7)式的执行次数不变仍为N3/2。


首先写出(1)式或(2)式的第i,j分量它总是一个和式,开始部分形式如下:

和式中的项数依赖于i和j中较小的数事实上有三种形式:

显然,(8)~(10)式共有N2个方程而要求N2+N个未知的α和β(因对角线的未知元素有两套),既然未知数的个数比方程个数多,就人为指定N各位指数,然后再来求解其他的未知数。事实上,总是令

有┅个算法称为Crout算法,它仅按某种次序排列方程就能容易的求出(8)式~(11)式的N2+N各方程中的所有α和β。步骤如下:

第一步,对每个i=0,1,...,j用(8)式、(9)式和(11)式来解βij即

在求解下一个j之前要保证进行了以上两步。


如果按上述过程进行几次迭代后就会发现(12)式和(13)式祐端的α和β在需要时已经得到,还会发现每一个aij仅被使用一次就不再使用了。这意味着***是“同址”进行的简言之Crout算法得到的矩阵昰混合矩阵,对本例排列如下:

注:不是把矩阵A***成LU形式而是将其按行置换的方式***。


Crout算法的精妙之处:

(12)式在i=j(最后一次应鼡)时,与(13)式(除后者还要做一次除法外)是完全一样的这两种情况要求和的上线都是k=j-1(=i-1)。这意味着不必费心去考虑对角线元素βjj是否会正落在对角线上,也不必考虑该列中它下面的某个元素(未做除法的)αij,i=j+1j+2,...,N-1是否会提升成为对角线元素β。

















参考资料

 

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