Приближённые методы решения СЛАУ
А) Метод простых итераций.(Метод последовательных приближений).
Пусть дана система n линейных уравнений с n неизвестными:
(1)
или где - заданные числа; .
Задаются произвольно n-чисел – нулевое приближение искомой функции.
Далее подставляем в правую часть системы (1) нулевое приближение и находим первое приближение.
, (2)
Затем по 1-ому приближению находят 2-ое, 3-е и т.д.
В результате для k-ого приближения получаем формулу:
, (2’)
Таким образом мы получили последовательность векторов
Х(0),Х(1),…, Х(К), к=1,2,…
Если любая из таких последовательностей {Хi(к)} сходится некоторому пределу xik = ci , ,то данный вектор сi, является решением сист. (1)
В равенстве (2’) перейдем к пределу при k→∞ при замене хi на сi.
Теорема(достаточные условия сходимости простой итерации):
Пусть выполняется хотя бы одно из следующих условий (нормы матрицы):
а) Если максимум суммы модулей коэффициентов при неизвестных (по строкам) меньше 1:
б) Если максимум суммы модулей коэффициентов при неизвестных (по столбцам) меньше 1:
в) Если сумма всех элементов в квадрате меньше 1.
Если выполняется хотя бы одно, тогда справедливы утверждения:
1)система (1) имеет единственное решение (С1,... Сn);
2)последовательность , где i = определяется по формуле (2), при любом начальном приближении сходится к соответствующим компонентам точного решения. i =
3)для приближенного равенства верны оценки (x1(k),…xn(k)) (C1,…Cn),
а’) есливыполняется условие а), то
,
б’) если выполняется условие б), то
,
в’) если выполняется условие в), то
.
Замечания:
1)Если нет никакой информации о точном решении СЛАУ, то за начальное приближение выбираем столбец свободных коэффициентов. (из приведенной матрицы);
2)остановка вычислений производной по заданной величине абсолютной погрешности и приведенным в теореме оценкам.
Б) Метод Зейделя.
Этот метод является модификацией МПИ и заключается в том, что при вычислении (к+1) приближения неизвестного хi (i>1), используются уже вычисленные ранее (к+1) приближения неизвестных х1, х2,…, хi-1
Рассмотрим систему: i=1,n
Пусть матрица α удовлетворяет одному из условий теоремы:
Если, а) <1 (коэффициенты по строкам)
б) <1 (коэффициенты по столбцам)
в) <1 (все коэффициенты)
тогда общая формула метода Зейделя имеет вид:
к=1,2…
Замечание: метод Зейделя обычно, но не всегда сходится к точному решения быстрее, чем МПИ
Лекция 2.
Дата добавления: 2020-10-14; просмотров: 428;