Fortran实现高斯消元法求解50x50线性方程组

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本资源是一份使用Fortran语言编写的程序,用于解决线性方程组。该程序名为"MAIN",其主要功能是通过高斯消元法计算一组矩阵方程组。高斯消元法是一种基础的数值线性代数方法,它通过一系列行操作(如交换、倍增和消元)将系数矩阵转换为阶梯形或简化阶梯形,从而简化求解过程。 程序首先通过用户输入定义了矩阵P和向量Q的维度,以及一个文件名变量W来控制矩阵的大小。然后,程序从指定的输入文件中读取矩阵和向量的数据,并将其存储在相应的数组中。接着,`CALL GAUSS(P, W, Q, NMAX)`调用子程序`GAUSS`来执行高斯消元的过程。 `GAUSS`子程序的核心部分包括两大部分:行主元素的选择和交换,以及利用选中的主元素进行行变换。通过循环遍历矩阵的行,找到当前行中绝对值最大的元素(主元素),并将其与当前行的其他元素进行交换。同时,将对应的列元素也进行相应调整,确保矩阵的对角线元素不为零。这个过程会一直持续到最后一行处理完毕。 在行变换过程中,还涉及到将剩余行除以主元素,以消除下一行的非主元素,这一步被称为“消元”。消元完成后,矩阵就被转化为阶梯形或简化阶梯形,方便后续求解。最后,子程序更新了向量B,保存了经过消元后的结果。 程序结束后,主程序会打印出结果,并将它们写入到名为"Result.txt"的输出文件中,以便于后续查看和分析。每个元素都按照格式 'Xnn=ff' 显示,其中nn表示行号,ff表示数值。 这份Fortran代码展示了如何通过高斯消元法解决线性方程组,并且具备一定的可扩展性,适用于处理较小规模的矩阵。对于学习Fortran编程和线性代数算法的学生和研究人员来说,这是一个实用的示例。
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实验一 误差分析 一、实验目的及要求 1.了解误差分析对数值计算的重要性。 2.掌握避免或减小误差的基本方法。 二、实验设备 安装有C、C++或MATLAB的计算机。 三、实验原理 误差是指观测值与真值之差,偏差是指观测值与平均值之差。根据不同的算法,得到的结果的精度是不一样的。 四、实验内容及步骤 求方程ax2+bx+c=0的根,其中a=1,b= -(5×108+1),c=5×108 采用如下两种计算方案,在计算机上编程计算,将计算结果记录下来,并分析产生误差的原因。 ////////////////////////////// 实验二 Lagrange插值 一、实验目的及要求 1.掌握利用Lagrange插值法及Newton插值法求函数值并编程实现。 2.程序具有一定的通用性,程序运行时先输入节点的个数n,然后输入各节点的值( ),最后输入要求的自变量x的值,输出对应的函数值。 二、实验设备和实验环境 安装有C、C++或MATLAB的计算机。 三、算法描述 1. 插值的基本原理(求解插值问题的基本思路) 构造一个函数y=f(x)通过全部节点,即 (i=0、1、… n) 再用f(x)计算插值,即 2. 拉格朗日(Lagrange)多项式插值 Lagrange插值多项式: 3.牛顿(Newton)插值公式 //////////////////////////////////// 实验三 高斯消去法解方程组 一、实验目的及要求 1.掌握求解线性方程组的高斯消去法---列选主元在计算机上的算法实现。 2.程序具有一定的通用性,程序运行时先输入一个数n表示方程含有的未知数个数,然后输入每个线性方程的系数和常数,求出线性方程组的解。 二、实验设备和实验环境 安装有C、C++或MATLAB的计算机。 三、算法描述 1.高斯消去法基本思路 设有方程组 ,设 是可逆矩阵。高斯消去法的基本思想就是将矩阵的初等行变换作用于方程组的增广矩阵 ,将其中的 变换成一个上三角矩阵,然后求解这个三角形方程组。 2. 利用列选主元高斯消去法求解线性方程组