用Jacobi 迭代法解如下方程组 输出方程组的解,及矩阵 L和U 的C语言代码
时间: 2024-03-19 21:44:06 浏览: 49
jacobi迭代法求方程组的解
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给定方程组为:
```
2x + y + z = 5
x + 2y + z = 6
x + y + 3z = 7
```
将其转化为矩阵形式:
```
| 2 1 1 | | x | | 5 |
| 1 2 1 | x | y | = | 6 |
| 1 1 3 | | z | | 7 |
```
使用 Jacobi 迭代法求解矩阵方程 Ax=b 的过程如下:
1. 将矩阵 A 分解为对角矩阵 D 和非对角矩阵 R,即 A=D-R。
2. 对于 Ax=b,将其改写为 Dx=(D-A)x+b。
3. 初始化 x0。
4. 迭代计算,直至满足一定的精度要求,即 x(k+1)=T*x(k)+C,其中 T=-D^(-1)*R,C=D^(-1)*b。
根据上述步骤,可得到 Jacobi 迭代法的 C 语言代码如下:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#define N 3 // 矩阵维度
int main() {
int i, j, k, flag;
double A[N][N] = {{2, 1, 1}, {1, 2, 1}, {1, 1, 3}};
double b[N] = {5, 6, 7};
double x[N], x_new[N], L[N][N], U[N][N];
double eps = 1e-6; // 精度
// 初始化
for (i = 0; i < N; i++) {
x[i] = b[i] / A[i][i];
}
// 分解为 L 和 U
for (i = 0; i < N; i++) {
for (j = 0; j < N; j++) {
if (i == j) {
L[i][j] = 1;
U[i][j] = A[i][j];
} else if (i < j) {
L[i][j] = 0;
U[i][j] = A[i][j];
} else {
L[i][j] = A[i][j];
U[i][j] = 0;
}
}
}
// Jacobi 迭代
flag = 1;
for (k = 0; flag; k++) {
// 计算 x(k+1)
for (i = 0; i < N; i++) {
x_new[i] = b[i] / A[i][i];
for (j = 0; j < N; j++) {
if (i == j) {
continue;
}
x_new[i] -= A[i][j] / A[i][i] * x[j];
}
}
// 判断是否满足精度要求
flag = 0;
for (i = 0; i < N; i++) {
if (fabs(x_new[i] - x[i]) > eps) {
flag = 1;
break;
}
}
// 更新 x
for (i = 0; i < N; i++) {
x[i] = x_new[i];
}
}
// 输出结果
printf("Solution:\n");
for (i = 0; i < N; i++) {
printf("x[%d] = %.6f\n", i, x[i]);
}
printf("\nL:\n");
for (i = 0; i < N; i++) {
for (j = 0; j < N; j++) {
printf("%.6f ", L[i][j]);
}
printf("\n");
}
printf("\nU:\n");
for (i = 0; i < N; i++) {
for (j = 0; j < N; j++) {
printf("%.6f ", U[i][j]);
}
printf("\n");
}
return 0;
}
```
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