Контрольная работа: Точные методы численного решения систем линейных алгебраических уравнений
Заметим, что метод Гаусса является частным случаем, метода главных элементов, а схема метода Гаусса получается, если за главный элемент всегда выбирать левый верхний элемент соответствующей матрицы. Запрограммировать метод главных элементов непросто, поэтому чтобы уменьшить вычислительную погрешность, применяют метод Гаусса с выбором главного элемента. Необходимое условие применения метода главных элементов: определитель системы не равен нулю.
Метод квадратных корней
Метод квадратных корней разработан для решения линейных систем с симметричной матрицей коэффициентов. Пусть дана линейная система
Ax=b,
где или (симметрическая матрица).
Симметричную матрицу можно представить в виде произведения двух транспонированных между собой треугольных матриц
A=T'*T,
Перемножим матрицы T' и T. Из T' i-ю строку из T j-тый столбец, получим следующие уравнения:
Последовательно находим:
После подстановки в систему, последняя распадается на две системы с треугольными матрицами.
Решим систему T'*y=b. Запишем её в развёрнутом виде:
Отсюда последовательно находим
Решаем систему T*x=y, записав её в развёрнутом виде:
Решение имеет вид
Прямым ходом с помощью формул вычисляются t[i,j] и y[i], обратным ходом по формуле находятся x[i].Текущий контроль прямого хода осуществляется с помощью так называемых "контрольных сумм", которые представляют собой сумму элементов строк матрицы исходной системы, включая свободные члены. Если над контрольными суммами в каждой строке проделывать те же операции, что и над остальными элементами этой строки, то при отсутствии ошибок в вычислениях сумма преобразованных элементов равна преобразованной сумме. Обратный ход контролируется следующим образом: если в формулах для определения вместо столбца свободных членов взять соответствующие элементы из столбца контрольных сумм, то получим новые неизвестные, которые обозначим'.
При отсутствии ошибок '-=1.
Метод Халецкого
Запишем систему линейных уравнений в матричном виде:
,
где A=[aij ] – квадратная матрица порядка n и
, - векторы-столбцы.
Представим матрицу A в виде произведения нижней треугольной матрицы B=[bij ] и верхней треугольной матрицы C=[cij ] с единичной диагональю , где
и .