利用雅可比迭代法求解如下线性代数方程组的近似解系数矩阵a[3][3]={{10,-1,-2},{-1,10,-2},{-1,-2,5}},b[3]={7.2,8.3,4.2},写出迭代次数k和解的C语言和c++代码(误差控制限为5e-5,迭代初始值取[0,0,0])
时间: 2023-10-04 17:09:53 浏览: 102
首先,我们可以将线性代数方程组转化为矩阵形式:
Ax = b
其中,
A = {{10,-1,-2},{-1,10,-2},{-1,-2,5}}
x = {x1, x2, x3}
b = {7.2, 8.3, 4.2}
然后,我们可以将雅可比迭代法的迭代公式写成如下形式:
x^(k+1)_i = (b_i - ∑(a_ij * x^k_j) + a_ii * x^k_i) / a_ii
其中,^表示上标,_i和_j表示下标,∑表示求和,k表示迭代次数,a_ij表示系数矩阵A的第i行第j列元素,x^k_i表示迭代k次后的第i个未知数的近似值。
根据迭代公式,我们可以写出如下的C语言代码:
```c
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#define MAX_ITER 1000 // 最大迭代次数
#define EPSILON 5e-5 // 误差控制限
int main() {
double a[3][3] = {{10,-1,-2},{-1,10,-2},{-1,-2,5}};
double b[3] = {7.2, 8.3, 4.2};
double x[3] = {0, 0, 0}; // 初始值
double x_new[3]; // 迭代后的值
int k = 0; // 迭代次数
// 进行迭代计算,直到满足误差控制限或达到最大迭代次数
do {
// 计算迭代后的值
for (int i = 0; i < 3; i++) {
x_new[i] = b[i];
for (int j = 0; j < 3; j++) {
if (j != i) {
x_new[i] -= a[i][j] * x[j];
}
}
x_new[i] /= a[i][i];
}
// 判断是否满足误差控制限
double error = 0;
for (int i = 0; i < 3; i++) {
error += pow(x_new[i] - x[i], 2);
}
error = sqrt(error);
if (error < EPSILON) {
break;
}
// 更新迭代次数和近似解
k++;
for (int i = 0; i < 3; i++) {
x[i] = x_new[i];
}
} while (k < MAX_ITER);
// 输出结果
if (k == MAX_ITER) {
printf("迭代次数达到最大值,未满足误差控制限\n");
} else {
printf("迭代次数:%d\n", k);
printf("近似解:[%f, %f, %f]\n", x[0], x[1], x[2]);
}
return 0;
}
```
同样地,我们也可以将迭代公式写成C++代码:
```c++
#include <iostream>
#include <cmath>
#define MAX_ITER 1000 // 最大迭代次数
#define EPSILON 5e-5 // 误差控制限
using namespace std;
int main() {
double a[3][3] = {{10,-1,-2},{-1,10,-2},{-1,-2,5}};
double b[3] = {7.2, 8.3, 4.2};
double x[3] = {0, 0, 0}; // 初始值
double x_new[3]; // 迭代后的值
int k = 0; // 迭代次数
// 进行迭代计算,直到满足误差控制限或达到最大迭代次数
do {
// 计算迭代后的值
for (int i = 0; i < 3; i++) {
x_new[i] = b[i];
for (int j = 0; j < 3; j++) {
if (j != i) {
x_new[i] -= a[i][j] * x[j];
}
}
x_new[i] /= a[i][i];
}
// 判断是否满足误差控制限
double error = 0;
for (int i = 0; i < 3; i++) {
error += pow(x_new[i] - x[i], 2);
}
error = sqrt(error);
if (error < EPSILON) {
break;
}
// 更新迭代次数和近似解
k++;
for (int i = 0; i < 3; i++) {
x[i] = x_new[i];
}
} while (k < MAX_ITER);
// 输出结果
if (k == MAX_ITER) {
cout << "迭代次数达到最大值,未满足误差控制限" << endl;
} else {
cout << "迭代次数:" << k << endl;
cout << "近似解:[" << x[0] << ", " << x[1] << ", " << x[2] << "]" << endl;
}
return 0;
}
```
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