考察分别用雅可比迭代法和高斯-赛德尔迭代法解方程组:5x1+2x2+x3=-12;-x1+4x2+2x3=20;2x1-3x2+10x3=3的迭代公式并从x(0)=(0,0,0)',计算到||x(k+1)-x(k)||inf<10的-4次方为止,用matlab的编程实现,可运行

时间: 2024-10-07 17:05:01 浏览: 41
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线性方程组的迭代法-实验7-线性方程组的迭代法

雅可比迭代法和高斯-赛德尔迭代法都是数值线性代数中常用的求解线性方程组的方法。对于给定的线性系统 Ax = b,其中 A 是系数矩阵,x 和 b 分别是未知向量和常数向量。 **雅可比迭代法**: 雅可比迭代法的迭代公式基于导数信息,通常适用于非对角占优的线性系统。它的形式是: \[ x^{(k+1)} = x^{(k)} - J^{-1}(A \cdot x^{(k)} - b) \] 其中 J 是雅可比矩阵(即矩阵 A 的导数),但对于一般线性系统,直接计算雅可比矩阵并不实际,通常用于数值微分近似。 **高斯-赛德尔迭代法**: 这种方法是迭代式地更新变量,适用于对角占优或接近对角占优的系统。迭代公式为: \[ x_i^{(k+1)} = \frac{b_i - \sum_{j=1}^{i-1} a_{ij} x_j^{(k+1)}}{a_{ii}} \quad (i=1,2,...,n) \] 开始时,可以先将 A 看作是对角矩阵,然后逐步更新非对角元素。 现在,为了计算到 ||x(k+1)-x(k)||_∞ < 10^-4 的 -4 次方迭代次数,我们可以编写 MATLAB 代码: ```matlab % 定义系数矩阵 A 和右向量 b A = [5 2 1; -1 4 2; 2 -3 10]; b = [-12; 20; 3]; % 初始猜测值 x0 = zeros(3, 1); tol = 1e-8; % 目标精度 max_iter = int64(-4); % 迭代次数上限 % 高斯-赛德尔迭代函数 function x_new = gauss_seidel(A, b, x, tol) n = length(b); for k = 1:n for i = 1:n if i > 1 x(i) = (b(i) - sum(A(i, 1:i-1) * x(1:i-1))) / A(i, i); else x(i) = b(i) / A(i, i); end if abs(x(i) - x(i-1)) < tol break; end end end end % 开始迭代 iter_count = 0; while iter_count <= max_iter x_new = gauss_seidel(A, b, x0, tol); iter_count = iter_count + 1; if norm(x_new - x0, Inf) < tol break; end x0 = x_new; end % 输出结果 fprintf('达到精度所需迭代次数:%d\n', iter_count); disp('最终解:') disp(x_new);
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