用高斯-赛德尔迭代法求解方程组 10x1-x2+2x3=6 -x1+11x2-x3+3x4=25 2x1-x2+10x3-x4=-11 3x2-x1+8x4=15
时间: 2023-12-21 09:07:43 浏览: 91
好的,我来为你解答这个问题。
首先,我们可以将这个方程组表示为矩阵形式:Ax=b。其中,A为系数矩阵,x为未知向量,b为常数向量。
⎡10 -1 2 0⎤ ⎡x1⎤ ⎡ 6 ⎤
A = ⎢-1 11 -1 3⎥, x = ⎢x2⎥, b = ⎢25 ⎥
⎢ 2 -1 10 -1⎥ ⎢x3⎥ ⎢-11⎥
⎣ 0 3 -1 8⎦ ⎣x4⎦ ⎣ 15⎦
接下来,我们需要将矩阵A分解为L、D、U三个矩阵的乘积,其中L为下三角矩阵,D为对角矩阵,U为上三角矩阵。具体的分解方法可以参考高斯-赛德尔迭代法的相关资料。
这里,我们直接给出分解的结果:
⎡1 0 0 0⎤ ⎡10 -1 2 0⎤ ⎡ 0 0 0 0 ⎤
A = ⎢-0.1 1 0 0⎥ x ⎢ 0 10.9 -1.9 3⎥ x ⎢ 0 0 0 0 ⎥
⎢0.2 -0.0182 1 0⎥ ⎢ 0 0.2 9.9 -1⎥ ⎢ 0 0 0 0 ⎥
⎣ 0 0.2724 -0.119 1⎦ ⎣ 0 0 0 7.7⎦ ⎣ 0 0 0 0 ⎦
其中,L为:
⎡1 0 0 0⎤
L = ⎢-0.1 1 0 0⎥
⎢0.2 -0.0182 1 0⎥
⎣ 0 0.2724 -0.119 1⎦
D为:
⎡10 0 0 0⎤
D = ⎢ 0 10.9 0 0⎥
⎢ 0 0 9.9 0⎥
⎣ 0 0 0 7.7⎦
U为:
⎡ 0 -1 2 0⎤
U = ⎢ 0 0 -1.9 3⎥
⎢ 0 0 0 -1⎥
⎣ 0 0 0 0⎦
接下来,我们可以使用高斯-赛德尔迭代法来求解方程组Ax=b。具体的迭代公式为:
x(k+1) = (D+L)^(-1) * (-U * x(k) + b)
其中,k表示迭代次数,x(0)表示初始近似解。
我们可以选择任意一个初始近似解,这里我们选择x(0)=[0 0 0 0]的零向量。将其代入迭代公式,可以得到第一次迭代的结果:
x(1) = [0.6 2.2727 -1.1081 1.9481]
将x(1)代入迭代公式,可以得到第二次迭代的结果:
x(2) = [1.0785 2.5953 -1.247 2.0159]
继续迭代下去,直到满足一定的精度要求为止。
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