@ybtang21c
2021-11-08T16:26:37.000000Z
字数 22790
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高等工程数学
讲义
2021
手段
:把矩阵分解为形式或性质比较简单的若干个矩阵的乘积目的
: 数值计算
奠定基础单位上(下)三角阵的乘积、逆仍为单位上(下)三角阵
若方阵 可写为
其中 是单位下三角阵
, 是上三角阵
,则称 可 三角分解(或 LR分解, Doolittle分解,LU分解)
若方阵 有三角分解 , 令
则可考虑非齐次线性方程组 可分解为两个非齐次线性方程组
后退方程组:
即
按照 的次序进行求解
即
按照 的次序进行求解
分析:
设 定理 阶可逆方阵 有唯一的 LR 分解,当且仅当 的前 阶顺序主子式
证明充分性:
设 的顺序主子式 .
设 ,对 进行不包含行交换的初等行变换,将其中的 化为上三角阵.
因为 ,所以有
以下证明唯一性
证明必要性:
设可逆矩阵 存在 LR 分解:
Gauss 消元法求三角分解
待定系数法求三角分解
Gauss 消元法求三角分解
例 求 的 LR 分解.
提示:
.例 是否存在 LR 分解?
分析:
,故 没有 LR 分解.定理 若 是可逆方阵,则存在置换矩阵 ,使得 有唯一的三角分解,即
称以上 LR 分解为 的 带行交换的 LR 分解
例 求 的带行交换的 LR 分解.
提示:
是可逆阵,但 ,故无法进行 LR 分解.于是 .
例 设
考虑 阶可逆方阵 有三角分解 ,其中
利用行列式的乘法可得到一系列等式关系,进而可由其解出 中所有的待定数值.
For
to
For
to
For
to
For
to
例 用 LR 分解法求解线性方程组
若方阵 是可逆的,则有三角分解
其中 是单位下三角阵, 是上三角阵.
例 求 的LDR分解.
提示:
先求 的 LR 分解例 求 的平方根分解.
方法一:
Gauss消元法
方法二:
待定系数法
设 .
单位
上三角阵.