第2章 解线性方程组的直接解法 - 618203714(5)

2019-01-12 18:08

j?1aij??lk?1ikljk?lijljj,i?j,i?j?1,?j?1

当 i?j时

ajj?j?1?lk?12jk?ljj

212ljj?[ajj??ljk]2

k?1j?1aij?lij??lk?1ikljki?j?1,j?2,?,n

ai1l11ljjl11?a11,j?1,li1?,i?2,3,?,n

由于求解过程中,需开方,因此称其为平方根法。 方程组求解

Ax?b

A?LLxTLLx?bT

Ly?b;(1)

Lx?yT

Ly?b

??y1????y???2????????lnn????yn????

?l11?ll2?21??????ln1ln22??b?1??b??2??? ????bn??l11y1?b1l21y1?l22y2?b2i?1y1?b1/l11y2?(b2?l21y1)/l22

yi?(bi??likyi)/lii,k?1Ti?1,2,?,n

(2) Lx?y

42

?l11??????l21l22???ln1??x1??y1??????ln2x2y?????2?????????????lnn????xn????yn??

l11x1?l21x2???ln1xn?y1l22x2???ln2xn?y2?lnnxn?yn

xn?yn/lnnxn?1?(yn?1?ln,n?1xn)/ln?1,n?1?n

xi?(yi?

?k?i?1lkixk)/lii,i?n,n?1,?,1例3.8 用Cholesky方法求解方程组

Ax?b

其中

?16?A?4???8解 A对称,

45?48???4?22??,??4???b?3

????10???1?16,?16?A?4???845?42?2?74,?3?5768??l11???4?l21??22????l310l22l320??l11??00??l33????0;

A对称正定

l21l220 ,

l31??l32 ?l33??16?l11

,l11?16?443

a21?4?l11?l21,l21?1,l31?a31l11?2

a22?l21?l22,a32?l21?l31?l22?l32,225?1?l22,l22?2 l32?12[?4?2]??3

12a33?l31?l32?l33;?4?L?1???2??;?3??222l33?(22?4?9)2?3

2?3Ax?bLLx?b

T LTx?y;L?y by?(?1,2,6);Tx?(?94,4,2)

T

§4 矩阵范数

(I)向量范数

定义 如果向量x?R(或Cn)的某个 实值函数N(x)n?x,满足条件:

n(1)x?0,?x?R;x?0充分必要条 件x?0

(2)?x??x,???R或??C

(3)x?y?x?y ,三角不等式则称N(x)是

nn,一般用x表 R上的一个向量范数(或C上的一个范数)

示。

44

常用的向量范数

1? 向量的?-范数

x??maxxi1?i?n

2? 向量的1-范数

nx1??i?1xi

3? 向量的2-范数

x?2?x 2ii?1nT3例 计算向量 x?(1?,2,3?)R的范数x?,x1,x2。

x??3,x1?6,x2?n14 定理 4.1 A?Rn?n,非奇异,令 x?Ax,那么??为R上一个范数,

AAn为R上的一个范数

证 满足条件

1? 任 x?R,nxA?Ax?0;

xA?0?Ax?0?Ax?0?x?0

(A非奇异)

2? 对任??R

A?xA?A(?x)??Ax???Ax???xn

3? x,y?R x?yA?A(x?y)?Ax?Ay?Ax?Ay?xA?yA

??为R上的一个范数 An定理4.2 设x为Rn上的一个向量范数,那么x是x 的分量x1,x2,?,xn的连续函数。

定义4.3 设??,??为Rn上两个向量范数,若存在

0?m?M使得对任x?Rn有

45

mx??x??Mx?

那么称??,??是等价的。可以证明 ?x??nxnxxx?2?

2?x12

x??x1?nx?

(II)矩阵范数

定义4.4 设 ?是Rn?n上实值函数,对任?A?Rn?n有

唯一的数A相对应,如果?满足条件

(1)

A?0,A?0?A?O

n?n(2)?A(3)(4)

???A,??RorC,A?Rn?n

A?B?A?B,A,B?RAB?A?BA,B?R

n?n那么称?为Rn?n上矩阵范数

定理4.5 设?是Rn上的向量范数,那么

maxx?0nx?RAxx?maxAx,?A?Rx?1x?Rnn?n

定义了Rn?n上的一种矩阵范数,记为A。

证明。D??xx?Rn,x?1?是Rn中有界闭集。而向量范数?又是Rn上的连续函数。所以存在向量x*?D使得Ax*?maxAx,所以定义是有意义的。

x?D下面对任取A,B?Rnxn,证明满足矩阵范数的四条。

(1)设A?O,不妨设A的第i列非零,即Aei?O此外,对于x?Rn,x?O

46


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