Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Методические указания к лабораторным работам по ЧМ 2012.pdf
Скачиваний:
120
Добавлен:
23.03.2016
Размер:
1.52 Mб
Скачать

Глава 1. Численные методы алгебры

Окончание табл. 1.2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27

 

 

 

 

 

28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

3

4

1 4 j 28

0

2

2 3

2

j 16

3

4

5

5 3 j16

0

3

2 4

3

j32

3

3

4

0

1 j 36

3

2

4

0

3

j 3

2 5

3

2 2 j 31

2 4

0

1

4

j36

4

1

0

1

3 j 21

4

3

4 2

3

j 28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

29

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

1

2

3

0

j 34

3 0

1 5

5

j 17

4 1

2

3

1

j 7

3

3

0

4

2

j 7

3 4

2

2

4

j 24

5 3

5 2

3

j 28

3 1

4

0

4 j 6

3 1

2

4

1

j 10

1 1

2

5 1

j27

3

5

3 3

3

j 1

1.3.Решение систем линейных алгебраических уравнений с помощью LU-разложения

~

Рассмотрим систему уравнений A~x = f. Если все главные миноры мат-

рицы A = (aij) отличны от нуля, т.е.

a11 6= 0;

 

a21

a22

 

6= 0; :::; detA 6= 0;

 

 

 

 

a11

a12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

то матрицу A можно представить в виде A = LU, где L - нижняя треуголь-

ная матрица с единичной диагональю; U - верхняя треугольная матрица с

ненулевыми диагональными элементами.

Приведем рекуррентные формулы для определения треугольных матриц

29

Глава 1. Численные методы алгебры

L и U:

u11 = a11;

 

 

 

 

u1j

= a1j;

lj1

=

aj1

; j = 2; 3; :::; n;

 

 

 

i 1

u11

 

uii

= aii

likuki

i = 2; 3; :::; n;

=1

 

 

Xk

 

 

 

uij = aij i 1 likukj; lji =

1

aji i 1 ljkuki!;

uii

k=1

=1

X

Xk

i = 2; 3; :::; n; j = i + 1; i + 2; :::; n:

Далее решаем две системы уравнений с треугольными матрицами:

Ly = f; Ux = y:

1.3.1.Задание к лабораторной работе «Решение систем линейных алгебраических уравнений с помощью LU-разложения»

1.Решить СЛАУ аналитически LU-разложением (табл. 1.3).

2.Написать программу решения системы линейных алгебраических уравнений LU-разложением. Решить с ее помощью СЛАУ.

3.Оформить отчет о лабораторной работе:

а) теоретическая часть,

б) аналитическое решение системы,

в) текст программы,

г) результаты.

30

Глава 1. Численные методы алгебры

Таблица 1.3. Варианты задания для решения СЛАУ ~ с четырьмя неиз-

A~x = b

вестными в виде j~ -разложением или методом квадратного корня

(A b) LU

 

№ вар.

 

 

 

 

№ вар.

 

 

 

 

№ вар.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

10

7

6

j

1

9

5

8

3

j

93

6

5

1

8

j

158

10

5

3

4

j

44

5

5

4

3

j

1

5

7

5

5

j100

7

3

7 3

j 21

8

4

6

4

j70

1

5

9

1

j 20

6

4

3

2

j

73

3

3

4

4

j

29

8

5

1

7

j146

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

6

3

5

j

101

4

9

5

4

j70

5

7

7

5

j

58

6

9

5

1

j 91

9

7

8

8

j 150

7

0

9

7

j

11

3

5

7

0

j 14

5

8

5

1

j 12

7

9

7 5

j 54

5

1

0

1

j 58

4

8

1

7

j23

5

7

5 7

j 76

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

4

4

9

j 21

4

4

3

3

j26

1

7

3

8

j 41

4

9

9

8

j

2

4

8

4

1

j

36

7

1

2

8

j107

4

9

5

6

j 40

3

4 5

5

j 3

3

2

9 0

j 97

9

8

6

3

j 25

3

1

5

4

j11

8

8

0

3

j 17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

5

4

4

j161

8

7

1

3

j

14

3

1

9

7

j 35

5

1

3

7

j 82

7

8

3

10

j 52

1

5

7 8

j 62

4

3

6 8

j 53

1

3

4

8

j74

9

7

1 8

j 46

4

7

8

3

j100

3

10

8

0

j

72

7

8

8

7

j103

31

Глава 1. Численные методы алгебры

Продолжение табл. 1.3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

14

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

2

8

0

j10

4

8

6

7

j19

9 1

0

1

j 68

2

4 2 6 j 46

8

4

2

9

j 47

1

3

6

1

j 28

8

2

7

3

j17

6

2

7

10

j 117

0

6

5

3

j

28

0

6

3

9

j99

7

9

10 7

j46

1

1 3

1

j 13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

17

 

 

 

 

18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

7

3 3 j 67

5 5

4

1

j19

3

6 10

6

j 24

7

2

5

1 j 11

5

9

7 10

j 3

6 9

0

2

j 13

3

5

6

3

j 82

4

7

6

7

j96

10

0 10

7

j 75

3

1

3

6

j14

1 10

7

4

j 26

6 2 7

4

j 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

 

 

 

 

20

 

 

 

 

21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

5 9

4

j67

7 7

2 2

j 34

3

3 6

6

j 21

5

4

5

3

j18

7

8

10

0

j 33

3

0

2

10

j129

9

5

1

7

j 13

2 10

5

1

j 62

6 2

9

7

j 61

4

3

7

10

j 122

2

0

1

6

j 39

6

10

7

10

j106

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

 

 

 

 

23

 

 

 

 

24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

6

5

9

j17

7

9

4

5

j 116

8

1

3

3

j

137

6

1 10

1

j73

9

10

3 4

j15

1 2

4

3

j 13

5

10

6

8

j13

4

3

9

5

j 129

3

4

4

2

j 61

9

1

8

0

j 76

5

4

5

5

j82

3

3

2

0

j 33

32