更全的杂志信息网

关于解线性方程组AX=b迭代法的几点注记

更新时间:2016-07-05

自然科学与工程技术中,许多实际问题最终要归结成求解一个线性方程组AX=b,如在计算数学的函数插值和拟合法,微分方程的数值解法等领域,且工程技术中往往产生大型稀疏矩阵方程组,这时利用迭代法解方程组是合适的。为了用迭代法求AX=b的近似解,需要先把该方程转化为等价方程x=BX+g,迭代法的计算过程如下:

(1)任取x(0)Rn作为AX=b的近似解;

甘肃位于中国地理中心,地理位置N 32°11′~42°57′,E 92°13′~108°46′,地形狭长,横跨多个气候带,地貌错综复杂,山地、高原、平川、河谷、沙漠、戈壁等多种地貌类型并存,是全国各省区中地质地貌和气候类型最为丰富复杂的省份。

(2)对k=0,1,2,…,计算X(k+1)=BX(k)+g,直到求得满足精度的近似解或判断算法发散。

通过问卷调查与京剧上演情况可以看出,京剧在徐州地区仍有许多戏迷。而徐州地区的京剧爱好者呈老龄化(见图一),与戏曲目前存在的问题一致。除了剧团商演会上演京剧外,高校也有京剧巡演,而以“少儿京剧团”为特色的段庄一小仍在坚持发展京剧团。同时京剧戏迷也会在社区、公园等地演唱传统的经典京剧选段。

构造迭代法通常有三种不同的思路:其一是对系数矩阵做加型分裂,不同的分裂技术可以产生不同的迭代方法,如Jacobi法和Gauss-Seidel迭代法;其二是从误差校正的角度构造迭代格式;其三是从方向向量校正的角度构造迭代法。本文主要讨论迭代法的收敛性的一些结果,从敛散性同步的角度对经典的Jacobi法和Gauss-Seidel迭代法进行了讨论,给出一些关于迭代法收敛的注记和结果。

MRAA+LDA:诊断过程中,能够快速从三血管序列切面发现异常的右位主动脉弓;经弓降部冠状切面显示主动脉弓位于气管右侧,顺序发出L-InA、RCCA、RSA,可见DA位于气管左侧;且AO发出的左侧分支不与降主动脉相连。

1 预备知识

设有方程组AX=b,其中An阶非奇异矩阵,将AX=b等价变形为X=BX+g,其中Bn阶矩阵,g为常数向量,任取X(0)Rn,作迭代过程

X(k+1)=BX(k)+g(k=0,1,2,…)

称之为简单迭代法,B为迭代矩阵。

2 主要结果

结论6 对于迭代格式X(k+1)=BX(k)+g(k=0,1,2,…),如果迭代矩阵的谱半径ρ(B)=0,则对任意的初始向量X(0),由X(k+1)=BX(k)+g(k=0,1,2,…)得到的X(n)一定是X=BX+g的精确解向量,其中n为矩阵B的阶数。

注记1 这里的“ρ(B)>1时发散”具体含义应理解为“不是对任意的初始向量都收敛,即也可能存在使简单迭代法收敛的初始向量”。对此进行更严格的描述,可得如下结论:

结论1 设X=BX+g有惟一解X*,若矩阵B的谱半径ρ(B)>1,但B有一个特征值λ满足|λ|<1,则存在初始向量X(0),使得迭代格式X(k+1)=BX(k)+g(k=0,1,2,…)产生的序列{X(k)}收敛于X*

事实上,我们在今年3月的巴塞尔展现场,也听到了一些“明年不来”的传言,品牌觉得参展成本高,而回报不够令人满意。

X*的一个充分条件为

3)当突发事件导致市场价格随机波动,市场需求随着改变,在市场需求增大和减小两种情况下,市场需求分布分别满足正态分布X~N(20000,3002) 和X~ N(6000,3002).

X(k+1)-X*=B(X(k)-X*)=…=Bk+1(X(0)-X*

B的与λ对应的特征向量为y,则

By=λy,Bk+1y=λk+1y

然而,为了生存,为了发展,白云艺中人坚定信念,克服重重困难,想尽办法争取政府部门支持,千方百计借助周边社区、民间艺术家和高等院校专家学者的力量,全力调动教师的积极性,充分挖掘学生的艺术潜质,克服文化课程基础薄弱的短板,用百倍的努力攻坚克难。

X(k+1)-X*=Bk+1y=λk+1y

1961年,在乔纳斯·索尔克(Jonas Salk)的亲自邀请下,科恩加入索尔克研究所,成为创始人员和研究员。在过去的57年中,他致力于研究人体的免疫系统以及形成它的进化选择压力,并揭示免疫细胞和抗体会直接对感染和在接触病原体时做出反应,从而保护身体。他还开发了用以预测免疫行为的计算机模块。

依据当地的气候环境条件以及小麦种植制度,选择抗病能力良好的品种,避免过早播种、控制播种量,科学施肥。小麦返青后及时灌溉返青水,禁止漫灌,做好田间杂草防治工作。并于每年二月下旬至三月期间,在上午有露水时每亩使用烯唑醇可湿性粉剂50g,对水40千克喷雾,病情平生田块间隔10天后重复用药一次。

引理2 ARm×n为(按行)严格对角占优矩阵,则解AX=b的Jacobi迭代法和Gauss-Seidel迭代法均收敛[1]

引理3 对于任意的ARm×n,‖*‖为任意一种矩阵范数,则ρ(A)≤‖A[2]

注记2 一般情况下,Jacobi迭代法和Gauss-Seidel迭代法没有一定的相互关系,但是当迭代矩阵满足一定条件时,Jacobi迭代法和Gauss-Seidel迭代法之间便可以建立起敛散性同步的关系。

结论2 设线性方程组AX=b的Jacobi迭代格式为X(k+1)=BX(k)+g(k=0,1,2,…),若‖B<1,则相应的Gauss-Seidel迭代法收敛,即Jacobi迭代法和Gauss-Seidel迭代法同时收敛。

证明:由于Jacobi方法的迭代矩阵为

随着气候条件和耕种方法的不断变化,主要病虫害开始逐渐替代过去的次要病虫害。同时,在种植过程中,大部分农户不能全面清晰地认知和区分各种病虫害,导致一方面控制力明显不足,另一方面防治方法相对落后,对病虫害的防治措施和效果不理想,从而影响小麦产量。

又由‖B<1,故有亦即

这说明系数矩阵A按行严格对角占优,由引理2,故Gauss-Seidel迭代法收敛。已知‖B<1,由引理3,Jacobi迭代法和Gauss-Seidel迭代法同时收敛。

结论3 设A=(aij)2×2是二阶矩阵,且a11a22≠0,则解线性方程组AX=b的Jacobi方法和Gauss-Seidel方法同时收敛或发散。

证明:Jacobi方法的迭代矩阵为而Gauss-Seidel方法的迭代矩阵为它们的谱半径同时小于1、等于1或大于1,因此Jacobi方法和Gauss-Seidel方法具有相同的收敛性。

结论4 设线性方程组AX=b的Jacobi方法的迭代矩阵为B=L+UL,U分别为严格下、上三角矩阵,则当‖L‖+‖U‖<1时,相应的Gauss-Seidel方法收敛,即Jacobi迭代法和Gauss-Seidel迭代法同时收敛。

证明:Gauss-Seidel迭代公式可表示为

X(k+1)=LX(k+1)+UX(k)+g(k=0,1,2,…)

方程组AX=b的解X*显然满足

X*=LX*+UX*+g(k=0,1,2,…)

将上面两式相减,则

第三套系统的旋流器组型号FX350×12型,由12台Φ350的小直径旋流器组成,处理能力1 000 m3/h,分级粒度为0.15~0.20 mm。实际生产过程中为保证正常的入料压力,只使用其中的6~7组,使用效率不高。2011年9月24日,将原3338号旋流器组更换为FX750-GT型大直径水力旋流器,该旋流器直径达750 mm,处理能力450~500 m3/h,入料压力为0.07~0.12 MPa,分级粒度0.20~0.25 mm。

X(k+1)-X*‖=‖L(X(k+1)-X*)+U(X(k)-X*)‖≤‖L‖·‖X(k+1)-X*‖+‖U‖·‖X(k)-X*

从而

由于

从而‖X(k+1)-X*‖=|λk+1|‖y‖,因为|λ|<1,故‖X(k+1)-X*‖→0(k→∞),所以存在初始向量X(0)使得上述格式收敛。

L‖+‖U‖<1,故

犯罪是一种社会现象,其产生有复杂的原因。有组织犯罪作为犯罪现象的高级形态和复杂形态,其产生原因更加复杂,因而预防和惩治有组织犯罪的对策应当是多方面、多层次的。针对上述的我国大陆有组织犯罪现象的若干发展趋势,下文将提出直接而有针对性的对策,至于更深层次的原因探析与相关对策则不再展开。

若取初始向量X(0)=X*+y,则

X(k+1)收敛于AX=b的解X*

注记3 一般情况下,Gauss-Seidel迭代法并非对非奇异系数矩阵的任意线性方程组收敛,但是当对原方程组做适当的等价变形后,可使Gauss-Seidel迭代法收敛。

引理4 若线性方程组AX=b的系数矩阵A正定,则Gauss-Seidel迭代法收敛[3-4]

结论5 设An阶非奇异矩阵,则可用Gauss-Seidel迭代法求得AX=b的解。

证明An阶非奇异矩阵,故AX=bATAX=ATb一定是同解的方程组,而ATAX=ATb的系数矩阵正定,由引理4,Gauss-Seidel方法解系数矩阵为对称正定的方程组一定收敛,即一定能得到AX=b的解。

注记4 迭代格式X(k+1)=BX(k)+g(k=0,1,2,…)收敛的快慢与ρ(B)的大小有关,ρ(B)越小,收敛越快,ρ(B)=0时已经达到最小,故收敛最快,可使迭代法在有限步内得到精确解。

引理1 对任意初始向量X(0)Rn和任意右端向量g,简单迭代法都收敛的充要条件是ρ(B)<1,亦即ρ(B)<1时收敛,ρ(B)>1时发散[1]

证明ρ(B)=0,B的特征值全部为零,特征多项式为|λI-B|=λn,由线性代数中的Hamilton-Cayley定理得Bn=0。设X*X=BX+g的精确解,因I-B的特征值都是1,故I-B非奇异,因此X*X=BX+g的唯一解。于是,对任意的初始向量X(0)X(n)-X*=B(X(n-1)-X*)=…=Bn(X(0)-X*)=0。

注记5 误差校正是一种构造迭代法的重要方法[5-6],不同的校正方法导致不同的迭代格式。下面给出一种误差校正时,对校正参数的取值范围的讨论结果。

结论7 设方程组AX=b的系数矩阵A=(aij)n×n对称正定。误差校正迭代格式X(k+1)=X(k)-τ(AX(k)-b)(k=0,1,2,…)收敛于AX=b的解

证明:因X*是解,故X*=BX*+g,与Xk+1=BK(k)+g相减有

证明:所述格式可写为

X(k+1)=(I-τA)X(k)+τb(k=0,1,2,…)

从而

因为矩阵A=(aij)对称正定,故其特征值均为正,不妨设0<λ1λ2≤…≤λn,迭代矩阵B=I-τA的特征值为1-τλi,为使格式收敛,应有|1-τλi|<1。由此解得公共解为由于故实用中可取

注记6 Jacobi迭代法和Gauss-Seidel迭代法的收敛条件不止一个,一般总考虑比较方便的充分条件。

观察方程组的系数,可以发现有几个系数的绝对值相对较大,可以调整方程组中某(些)个方程的次序,使得方程组化为主对角严格占优的方程组从而用Jacobi和Gauss-Seidel方法求解时收敛。

参考文献

[1]李庆阳,王能超,易大义.数值分析[M].北京:清华大学出版社,2008.

[2]李庆阳,关治,白峰杉.数值计算原理[M].北京:清华大学出版社,2000.

所以呀,无论为副局长亮灯、为普通群众亮灯还是为工作亮灯,都不如为局长亮灯“实惠”。局长是部属的“衣食父母”,加班亮灯让局长看到才是硬道理。有的下属认为,有局长关心的部属是块宝,没局长关心的部属是根草。部属干工作要尽量让局长关注、让局长满意,加班亮灯也如此。

[3]关治,陆金甫.数值分析基础[M].北京:高等教育出版社,1998:334-351.

[4]封建湖,车刚明.计算方法典型题分析解集[M].西安:西北工业大学出版社,2000.

[5]赵丹.雅可比迭代法与高斯-塞德尔迭代法研究[J].兴义民族师范学院学报,2012(2):108-112.

Patients with RAS should be evaluated for revascularisation before fully committing them to a life of chronic dialysis.

[6]林福荣.关于非线性方程求根的几点注记[J].汕头大学学报,2012,17(2):5-11.

张光辉,任敏
《蚌埠学院学报》 2018年第2期
《蚌埠学院学报》2018年第2期文献

服务严谨可靠 7×14小时在线支持 支持宝特邀商家 不满意退款

本站非杂志社官网,上千家国家级期刊、省级期刊、北大核心、南大核心、专业的职称论文发表网站。
职称论文发表、杂志论文发表、期刊征稿、期刊投稿,论文发表指导正规机构。是您首选最可靠,最快速的期刊论文发表网站。
免责声明:本网站部分资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有
如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息 粤ICP备2023046998号