数值分析与实验(4)

  1.3.4  结果分析

  从输出结果可以看出此方程组的迭代次数为7,此时能得到精确结果是

   =-1.377632, =-1.281579, =0.747368, =-107374176

  从结果和原有知识可以知道其系数矩阵是严格对角占优的。所以此迭代解法有很好的收敛性。

  1.4  方法比较

  雅可比法和高斯-赛德尔迭代法解方程组两种方法的比较 。

  由于此题的系数矩阵是严格对角占优的,所以雅克比迭代法和高斯-赛德尔迭代法都是收敛的,这两种迭代法没迭代一步均是作一次矩阵和向量的乘法,但前者需要2组工作单元分别存放 和 ,而后者只需要1组工作单元。对于同一个线性方程组,这两种方法可能同时收敛,也可能同时发散,也可能其一收敛,而另一发散。但当两者皆收敛时,一般来说高斯-赛德尔迭代法比雅克比迭代法收敛快。实际中更多的是使用逐次超松弛迭代法。

  第二章  矩阵的特征值及特征向量的计算

  实验目的

  在和中,很多问题都需要计算矩阵的特征值及特征向量,它们是线性代数中的一个重要课题,而在实际问题中,这样的计算是很复杂的,有的要求矩阵按模最大特征值及相应的特征向量,有些则要求全部特征值及特征向量,根据不同的要求计算方法大体上可分为2种类型。本实验用的是幂法求矩阵按模最大的特征值及对应特征向量,要求领会求矩阵特征值及特征向量的幂法的方法,并要求会编制幂法的计算程序,来计算有关问题。

  实验内容

  利用幂法求矩阵按模最大的特征值及对应特征向量。

  2.1 幂法求矩阵按模最大的特征值及对应特征向量

   用幂法求矩阵按模最大的特征值 及其相应的特征向量  ,使  , 

  2.1.1 幂法算法

  幂法是求矩阵主特征值的一种迭代方法。设 有n个线性无关的特征向量 ,而相应的特征值满足 ,则对任意非零初始向量 按下述公式构造向量序列:

  

  其中 表示 中最大的分量,并且有 , 。

  用幂法计算实对称矩阵的特征值时,可用Rayleigh商作加速。设 的Rayleigh商为  则

  当 时,将比 更快趋于 。

  2.1.2   程 序

  

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