Курсовая работа: Метод ортогонализации и метод сопряженных градиентов
Метод можно обобщить. Пусть каким-то образом удалось найти систему 2n векторов так, что
=0 при
. (12)
Умножая обе части равенства (1) на и используя представление
через
, как и ранее, получим:
. (13)
Опять получилась система линейных алгебраических уравнений с треугольной матрицей для определения . Несколько усложнив вычисления можно получить систему диагонального вида. Для этого построим три системы векторов
, так что имеют место равенства:
(14)
(15)
(16)
Тогда
, (17)
так как при i<r
(18)
и при i>r
(19)
Таким образом,
(20)
Остановимся подробнее на первом из описанных методов. Рассмотрим случай, когда матрица А симметрическая и положительно определенная. Последнее означает, что для любого вектора квадратичная форма его компонент
больше или равна нулю, причем равенство нулю возможно в том и только том случае, если вектор
нулевой. Как мы видели ранее, нужно построить систему векторов
, удовлетворяющих условиям
=0
. (21)
Это построение можно осуществить следующим образом. Исходим из какой-то системы линейно независимых векторов , например из системы единичных векторов, направленных по координатным осям:
(22)
Далее проводим «ортогонализацию». Принимаем и ищем
в виде
. (23)
Из условия находим:
(24)
Ищем в виде
. (25)
Условия влекут за собой
(26)
Далее поступаем также.
Процесс будет осуществим, так как все . Это же обеспечит нам разрешимость системы для определения коэффициентов
. Заметим, что в нашем случае это будет процесс настоящей ортогонализации, если в пространстве векторов ввести новое скалярное произведение при помощи соотношения