高斯消元法(一) 簡介

2021-08-13 02:51:02 字數 1046 閱讀 8937

高斯消去法主要用於求解線性方程組的解,但由於演算法相對複雜,因此常用於低階稠密方程組(個人理解稠密即為方程組中的係數項為0的個數少,也就是係數矩陣a零元素的個數少,反之則為稀疏方程組)。

如已知乙個n元n次的方程組,代數形式即可寫成如下形式:

我們可以將其轉化為矩陣形式(ax=b),其中a為係數矩陣,如下:

首先通過逐次消元法將ax=b化為等價的上三角形方程組(即係數矩陣a中對角線以下的元素都為0),再求解這個上三角的方程組。(個人認為這個高斯消去法最大的好處是可以在計算機上實現,方便程式設計。)

step1: 首先通過消元過程將上面這個矩陣方程轉換為下面這個形式的上三角方程組(此過程稱為消元過程):

這樣的話,第n個方程就變為了

將上一步求出的xn帶入此式,即可求出x(n-1),

再將x(n)和x(n-1)帶入第n-2個式子,即可求出x(n-2),照此方法即可一路求到x1,最終求出方程組的所有解。

此過程稱為「回代過程」。

這裡,回代過程並沒有什麼可說的,只需要從下至上一步一步賦值計算即可,**部分也很好實現。

而高斯消去法的主要過程在消去過程部分,即將方程轉化為等價的上三角方程組,在這個過程中不同的運算方法可能會導致不同的結果,一方面要考慮最終求解的誤差,另一方面又要考慮**實現的可行性及複雜度,從而會衍生出很多改進型的高斯消去演算法。常見有:列(行)主元法、全主元法、lu分解法、平方根法、追趕法等......

高斯消元法(二) 高斯消元法原理

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高斯消元法

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高斯消元法

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