请用隐式QR算法编制一个求实矩阵全部特征值和特征向量的程序
时间: 2024-02-25 13:57:14 浏览: 197
好的,以下是使用隐式QR算法求实矩阵全部特征值和特征向量的Python程序:
```Python
import numpy as np
def qr_algorithm(A, eps=1e-10, max_iter=1000):
"""
使用隐式QR算法求实矩阵全部特征值和特征向量
:param A: 需要求特征值和特征向量的实矩阵
:param eps: 精度
:param max_iter: 最大迭代次数
:return: 特征值和特征向量
"""
n = A.shape[0]
Q = np.eye(n)
iter_count = 0
while iter_count < max_iter:
# 计算QR分解
Q_, R = np.linalg.qr(A.dot(Q))
# 更新Q
Q = Q.dot(Q_)
# 计算下一轮迭代的矩阵
A = R.dot(Q)
# 判断是否收敛
off_diag = np.abs(A - np.diag(np.diag(A)))
if np.max(off_diag) < eps:
break
iter_count += 1
# 计算特征值和特征向量
eigenvalues = np.diag(A)
eigenvectors = Q
for i in range(n):
for j in range(max_iter):
if np.abs(A[i, i] - eigenvalues[i]) < eps:
break
Q_, R = np.linalg.qr((A - eigenvalues[i] * np.eye(n)).dot(Q))
Q = Q.dot(Q_)
A = R.dot(Q) + eigenvalues[i] * Q
eigenvectors[:, i] = Q[:, i]
return eigenvalues, eigenvectors
```
函数接受一个需要求特征值和特征向量的实矩阵,以及精度和最大迭代次数两个可选参数。它返回一个元组,包含特征值和特征向量。
使用隐式QR算法求解实矩阵的特征值和特征向量的步骤是:
1. 初始化Q为单位矩阵,令A等于输入矩阵;
2. 对A进行QR分解,得到Q和R;
3. 更新Q为Q的乘积和Q_的乘积,其中Q_是上一步QR分解得到的Q的转置;
4. 计算下一轮迭代的矩阵A为R和Q的乘积;
5. 如果A的非对角线元素的绝对值都小于指定的精度,则认为计算已经收敛,退出迭代;
6. 否则,继续迭代,直到达到最大迭代次数为止;
7. 计算特征值和特征向量。对于每个特征值,使用QR分解找到其对应的特征向量。
这里使用numpy中的linalg.qr函数来进行QR分解。注意,在计算特征值和特征向量时,需要对每个特征值进行迭代,直到它收敛。如果在指定的最大迭代次数内没有收敛,则认为该特征值无法计算,程序将会跳过该特征值。
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