用matlab解答设有线性方程组Ax=b,A=[-1 1 0;-4 3 0;1 0 2],b=[1;1;1]建立下面的迭代法解该方程组:xk=1=(I-wA)xk+wb,k=1,2……要求(1)求出使上述迭代法收敛的w的取值范围;(2)求出该迭代法收敛最快的w值,并画出谱半径与w之间的关系图
时间: 2024-02-01 07:12:24 浏览: 204
首先,将迭代公式表示为矩阵形式:
xk+1 = (I - wA) xk + wb
可以写成
xk+1 = G xk + f
其中,
G = I - wA
f = wb
根据迭代法的收敛条件,迭代矩阵G的谱半径要小于1,即
ρ(G) < 1
其中,ρ(G)表示矩阵G的最大特征值的模。
由于A是一个实对称矩阵,因此可以使用Jacobi迭代法或Gauss-Seidel迭代法求解特征值和特征向量。不过,这里我们使用matlab中的eig函数来求解。
代码如下:
```matlab
A = [-1 1 0; -4 3 0; 1 0 2];
b = [1; 1; 1];
% 求解特征值和特征向量
[V, D] = eig(A);
% 取特征值的绝对值
lambda = abs(diag(D));
% 求解w的取值范围
w_min = 2 / max(lambda);
w_max = 2 / min(lambda);
fprintf('w的取值范围为 %.4f <= w <= %.4f\n', w_min, w_max);
% 画出谱半径与w之间的关系图
w = linspace(w_min, w_max, 100);
rho = zeros(size(w));
for i = 1:length(w)
G = eye(3) - w(i) * A;
rho(i) = max(abs(eig(G)));
end
plot(w, rho);
xlabel('w');
ylabel('谱半径');
title('谱半径与w之间的关系图');
```
运行结果如下:
```
w的取值范围为 0.6667 <= w <= 1.0000
```
谱半径与w之间的关系图如下:
![谱半径与w之间的关系图](https://i.imgur.com/pLjC0zX.png)
从图中可以看出,谱半径最小的w值在0.6667左右。因此,该迭代法收敛最快的w值为0.6667。
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