matlab lu分解求线性方程组_计算方法(二)直接三角分解法解线性方程组
封面是WH2里春希在編輯部的上司麻理前輩,有一說(shuō)一,這條線的第一次H有點(diǎn)惡趣味,不是很喜歡。
一:概述
矩陣分解我學(xué)過(guò)的挺多種,比如極分解,譜分解,滿秩分解,正交三角分解還有這里的直接三角分解大部分我都沒(méi)有具體運(yùn)用的經(jīng)驗(yàn)。但是這里的三角分解的應(yīng)用就很直白了,就是把矩陣分解為規(guī)律的三角矩陣后,我們就能用上次上篇文章里那種解出一個(gè)值然后不斷回代的方式得到方程組的解。
二:具體步驟
計(jì)算方法課上老師只講了一個(gè)很機(jī)械的方法,先用一個(gè)例子說(shuō)明吧(帶下標(biāo)的通式打起來(lái)費(fèi)勁看著也費(fèi)勁)。
圖一我們可以通過(guò)如下步驟使之變成兩個(gè)三角矩陣的乘積。
圖二矩陣L矩陣U已知
使用兩次回代公式,第一次求出y,第二次求出x。
三:原理分析
圖二中的計(jì)算步驟很容易理解,線性代數(shù)課程中我們學(xué)習(xí)過(guò)求標(biāo)準(zhǔn)正交基的施密特方法,于是很容易聯(lián)想到上述計(jì)算步驟的原理:
(1)首先提取出矩陣列向量:
(2)然后從第一行開(kāi)始把主元素上方的元素消去化為0,并把主元素化為1:
(3)再?gòu)纳鲜街蟹唇獬?
的關(guān)系,很容易得出矩陣L即為 為列空間組成的正交矩陣,矩陣U為從 的過(guò)渡矩陣。(實(shí)際上正交三角分解即為把上述步驟替換為施密特方法,而上文這種正交化方法叫啥,評(píng)論區(qū)有大神可以告訴我一下)
(查到了,叫Dolittle分解,如果矩陣L對(duì)角元不進(jìn)行單位化,稱為Courant分解。)
四:算法實(shí)現(xiàn)(MATLAB)
function五:總結(jié)
剛學(xué)的時(shí)候?qū)@種計(jì)算方法只是機(jī)械的記憶,今天要寫(xiě)這篇文章的時(shí)候才對(duì)計(jì)算的原理思考了一下,其實(shí)類比施密特正交化,我們很容易就能想到。
(插個(gè)旗子:計(jì)算方法課程筆記結(jié)束后,開(kāi)一篇文章,專門研究一下各種矩陣分解的應(yīng)用,應(yīng)該很有趣)
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