为了求解方程组, { 3𝑥1 + 2𝑥2 = 2 2𝑥1 − 5𝑥2 = 3 写出其雅克比迭代公式与高斯-塞德尔 迭代公式。取初值𝑥1 = 1, 𝑥2 = 1,要求 结果的偏差不超过10−4 。
时间: 2024-02-19 14:00:15 浏览: 34
好的,我可以回答这个问题。这是一个线性方程组,我们可以使用雅克比迭代法或高斯-塞德尔迭代法来求解。
首先,我们来看雅克比迭代法。该迭代公式为:
𝑥1^(𝑘+1) = (2 - 2𝑥2^𝑘)/3
𝑥2^(𝑘+1) = (3 + 2𝑥1^(𝑘+1))/5
其中,𝑘表示迭代次数,𝑥1^𝑘和𝑥2^𝑘表示第𝑘次迭代时的解。
接下来,我们来看高斯-塞德尔迭代法。该迭代公式为:
𝑥1^(𝑘+1) = (2 - 2𝑥2^𝑘)/3
𝑥2^(𝑘+1) = (3 + 2𝑥1^(𝑘+1) - 5𝑥2^𝑘)/(-5)
其中,𝑘表示迭代次数,𝑥1^𝑘和𝑥2^𝑘表示第𝑘次迭代时的解。
我们可以使用这两种迭代方法来求解该方程组,不过需要注意的是,迭代次数不能太多,否则可能会导致计算复杂度过高。为了保证结果的偏差不超过10^-4,我们可以设置一个迭代次数的上限,例如100次,如果在100次迭代后仍未满足精度要求,则停止迭代,输出结果。
希望这个回答能够帮到你。
相关问题
别用雅克比迭代、高斯-赛德尔迭代、超松弛迭代方法求解线性方程组,。要求,比较3种方法的迭代次数。
好的,我明白了。您的问题是关于比较三种迭代方法(雅克比迭代、高斯-赛德尔迭代、超松弛迭代)求解线性方程组的迭代次数。
这三种迭代方法都是求解线性方程组的常用方法。它们的主要区别在于每次迭代时所使用的更新公式不同。
以求解 $Ax=b$ 为例,雅克比迭代的更新公式为:
$$
x_i^{(k+1)} = \frac{1}{a_{ii}}\left(b_i-\sum_{j=1,j\neq i}^n a_{ij} x_j^{(k)}\right),\quad i=1,2,\ldots,n
$$
高斯-赛德尔迭代的更新公式为:
$$
x_i^{(k+1)} = \frac{1}{a_{ii}}\left(b_i-\sum_{j=1}^{i-1} a_{ij} x_j^{(k+1)}-\sum_{j=i+1}^n a_{ij} x_j^{(k)}\right),\quad i=1,2,\ldots,n
$$
超松弛迭代的更新公式为:
$$
x_i^{(k+1)} = (1-\omega)x_i^{(k)} + \frac{\omega}{a_{ii}}\left(b_i-\sum_{j=1}^{i-1} a_{ij} x_j^{(k+1)}-\sum_{j=i+1}^n a_{ij} x_j^{(k)}\right),\quad i=1,2,\ldots,n
$$
其中,$\omega$ 是松弛因子,$0<\omega<2$。
对于这三种方法,其迭代次数是不同的,具体取决于线性方程组的性质。
一般来说,雅克比迭代的收敛速度最慢,而高斯-赛德尔迭代和超松弛迭代的收敛速度更快,尤其是当线性方程组的系数矩阵是对称正定矩阵时。此外,超松弛迭代在一定条件下能够加速收敛。
因此,在实际应用中,我们需要根据线性方程组的性质选择合适的迭代方法。如果只是简单比较三种迭代方法的迭代次数,一般来说,高斯-赛德尔迭代的迭代次数会比雅克比迭代的迭代次数少一些,而超松弛迭代的迭代次数可能会更少一些,但具体情况还需要根据实际问题来决定。
证明当A为行对角占优矩阵时,求解方程组Ax=b的雅克比迭代格式收敛,用数学语言表达
假设A为$n\times n$的行对角占优矩阵,即对于每个$i=1,2,\cdots,n$,都有$|a_{ii}|\geq\sum\limits_{j\neq i}|a_{ij}|$。
考虑雅可比迭代格式:$x^{(k+1)}=D^{-1}(b-(L+U)x^{(k)})$,其中$D$为$A$的对角线部分,$L$为$A$的下三角部分(不包括对角线),$U$为$A$的上三角部分(不包括对角线)。
设$x$为方程组$Ax=b$的解,$r^{(k)}=b-Ax^{(k)}$为第$k$次迭代的残量,则有
$$x-x^{(k+1)}=D^{-1}(L+U)(x-x^{(k)})$$
两边同时取模长,得到
$$\begin{aligned} \|x-x^{(k+1)}\|&\leq\|D^{-1}(L+U)\|\cdot\|x-x^{(k)}\|\\ &=\rho(D^{-1}(L+U))\cdot\|x-x^{(k)}\| \end{aligned}$$
其中$\rho(\cdot)$表示谱半径。因为$A$为行对角占优矩阵,所以
$$\begin{aligned} \rho(D^{-1}(L+U))&=\max_{1\leq i\leq n}\left|\frac{\lambda_i(L+U)}{\lambda_i(D)}\right|\\ &=\max_{1\leq i\leq n}\left|\frac{\sum\limits_{j\neq i}|a_{ij}|}{|a_{ii}|}\right|\\ &<1 \end{aligned}$$
因此,雅可比迭代格式收敛。
相关推荐
![docx](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083331.png)
![pdf](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083512.png)
![rar](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083606.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)