Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Метод Гаусса.






    В методе Гаусса линейная система

    решается в два этапа. На первом этапе система преобразуется к виду (см. рис. 2.1)

    ,

     
     

    Рис. 2.1. Структура системы и портрет ее ненулевых элементов до (а) и после (б)

    прямого хода Гаусса

     

    где – верхняя треугольная матрица с единичной диагональю (это так

    называемый прямой ход Гаусса). На втором этапе (обратный ход Гаусса) решается система . Рассмотрим эти этапы подробнее.

    Прямой ход. Прямой ход Гаусса состоит из n шагов.

    Первый шаг. Полагаем, что и разделим на него первое уравнение. Перепишем систему с учетом этого преобразования:

    Умножим первое уравнение на и вычтем его из i -го уравнения преобразованной системы:

    Обозначим . Получим

    Второй шаг. На втором шаге из системы

    исключается аналогичным образом:

    K-й шаг. Запишем общий вид преобразованной системы после k-го шага прямого хода Гаусса:

     

    Здесь

     
     

    Проиллюстрируем, как меняется матрица системы в процессе прямого хода Гаусса на примере системы четвертого порядка (рис. 2.2; ненулевые элементы матрицы обозначены крестиками).

    Рис. 2.2. Преобразование матрицы системы 4-го порядка на прямом ходе Гаусса

    Оценим количество длинных операций (умножений и делений) на первом шаге прямого хода Гаусса. Преобразование первого уравнения требует n таких операций. Преобразование остальных n- 1 уравнений – n(n- 1 ) операций умножения и деления. Таким образом, первый шаг выполняется за длинных операций. Рассуждая по аналогии, нетрудно найти затраты на остальных n- 1 шагах. Суммарные затраты прямого хода Гаусса определяются в итоге рядом

    .

    Последняя оценка имеет место для n> > 1.

    Обратный ход. Запишем систему, решаемую на обратном ходе, в координатном виде

    Ее решение:

    Запись означает, что индекс k изменяется от значения n- 1 до 1 с шагом 1.

    Требуемое число длинных операций на обратном ходе

    Приближенная оценка справедлива для n> > 1.

    Общие затраты метода Гаусса:

    Таким образом, при больших n основные затраты в методе Гаусса приходятся на прямой ход.






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.