jkf wyklad ukld liniowych2008 09

background image

Rozwiązywanie układów liniowych

=

n

n

nn

nj

n

n

n

n

j

n

j

b

b

b

x

x

x

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

2

1

2

1

3

2

1

2

2

23

22

21

1

1

13

12

11

...

...

...

...

...

...

Podstawowe informacje o macierzach

B

AX =

Układ równań liniowych możemy zapisać w postaci macierzowej

W postaci rozwiniętej

równania te mają postać

=

1

...

0

...

0

0

0

1

1

1

...

0

1

0

0

...

0

...

0

1

0

0

...

0

...

0

0

1

I

Macierz jednostkowa

=

nn

ii

a

a

a

a

a

I

...

0

...

0

0

0

...

...

...

0

0

0

...

0

...

0

0

0

...

0

...

0

0

33

22

11

Macierz diagonalna

background image

Rozwiązywanie układów liniowych

nn

jn

n

n

n

n

n

j

n

j

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

...

...

...

...

...

...

3

2

1

3

13

2

2

23

22

12

1

1

13

12

11

Macierz symetryczna

ji

ij

a

a =

W postaci rozwiniętej

Macierze symetryczne bardzo często występują w zagadnieniach technicznych tzn.

Macierze sztywności, bezwładności w dynamice konstrukcji, w obliczeniach MES

background image

Rozwiązywanie układów liniowych

Macierz trójkątna górna

=

nn

ii

n

i

n

i

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

U

...

0

...

0

0

0

...

...

...

0

0

...

...

0

...

...

33

2

2

23

22

1

1

13

12

11

Macierz trójkątna dolna

=

nn

ni

n

n

n

ii

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

L

...

...

...

...

...

0

0

...

0

...

0

0

...

0

...

0

0

3

2

1

33

31

22

21

11

Niech A będzie macierzą n x n. Niech A

k

oznacza macierz kxk utworzoną z k pierwszych wierszy i kolumn z

A. Jeśli det(A

k

) ≠ 0 (k = 1,2,...,n-1), to istnieje jedyny rozkład A = LU na czynniki takie, że macierz L = (m

ij

)

jest macierzą trójkątna dolną i ma elementy m

ij

równe 1 (i = 1,2, ....,n) a macierz U jest macierzą trójkątną

górną.

Twierdzenie o rozkładzie trójkątnym

background image

Rozwiązywanie układów liniowych

Macierz pasmowa (wstęgowa)

=

nn

ii

i

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

W

...

0

...

0

0

0

...

...

0

...

0

0

...

...

0

...

0

43

42

41

34

33

32

31

2

23

22

21

14

13

12

11

q

j

i

p

i

j

jeśeś

a

ij

+

>

+

>

=

lub

,

0

Szerokość wstęgi w = p + q + 1

background image

Rozwiązywanie układów liniowych

Macierz pasmowa (wstęgowa) symetryczna

=

nn

ii

i

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

W

...

0

...

0

0

0

...

...

0

...

0

0

...

...

0

...

0

34

24

14

34

33

23

13

2

23

22

12

14

13

12

11

p

j

i

p

i

j

jeśeś

a

ij

+

>

+

>

=

lub

,

0

Szerokość półpasma m = p - 1

background image

Rozwiązywanie układów liniowych

Macierz pasmowa (wstęgowa)

Zapis tylko pasma

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

10

,

10

10

,

9

99

10

,

8

89

88

10

,

7

79

78

77

10

,

6

69

69

67

66

59

58

57

56

55

48

47

46

45

44

37

36

35

34

33

26

25

24

23

22

15

14

13

12

11

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

p

background image

Rozwiązywanie układów liniowych

Macierz pasmowa (wstęgowa)

Zapis profilu macierzy

=

77

67

57

47

27

67

66

47

46

36

57

56

55

45

35

25

47

46

45

44

34

36

35

34

33

23

27

25

23

22

12

12

11

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

W

background image

Rozwiązywanie układów liniowych

=

K

K

36

46

56

66

25

35

45

55

23

33

21

22

11

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

A

=

17

16

12

8

6

4

2

1

NMAX

Macierz pasmowa (wstęgowa)

Zapis profilu macierzy

background image

Rozwiązywanie układów liniowych

=

0

0

1

0

5

4

1

0

4

6

4

1

1

4

6

4

0

1

4

5

4

3

2

1

U

U

U

U





=





0

5

4

5

16

4

)

4

(

*

0

5

1

5

4

1





=

1

5

16

5

14

0

0

1

5

4

4

5

16

6

)

4

(

4

Niech będzie dany układ równań liniowych. Pierwsze równanie zostanie podzielone przez pierwszy
współczynnik (5), następnie przemnożone przez pierwszy współczynnik drugiego równania (-4). Tak
przekształcone pierwsze równanie zostanie odjęte od drugiego. Podobnie pierwsze równanie zostanie
podzielone przez pierwszy współczynnik (5), następnie przemnożone przez pierwszy współczynnik
trzeciego równania (1) i odjęte o trzeciego równania.

Rozwiązywany układ równań

Pierwsze równanie zostanie podzielone
przez pierwszy współczynnik (5),

następnie przemnożone przez pierwszy współczynnik
drugiego równania (-4), i odjęte od drugiego

Przykład przekształcenia macierzy współczynników układu równań liniowych do

macierzy trójkątnej górnej

background image

Rozwiązywanie układów liniowych

=

0

0

1

0

5

4

1

0

4

5

29

5

16

0

1

5

16

5

14

0

0

1

4

5

4

3

2

1

U

U

U

U





=





0

5

1

5

4

1

)

1

(

*

0

5

1

5

4

1





=

4

5

29

5

16

0

0

4

5

1

6

5

4

4

1

1

Pierwsze równanie zostanie podzielone
przez pierwszy współczynnik (5),

następnie przemnożone przez pierwszy współczynnik
trzeciego równania (1) o odjęte od trzeciego równania.

Otrzymujemy następujący układ równań

Podobnie postępujemy

=

14

5

7

8

1

0

14

65

7

20

0

0

7

20

7

15

0

0

1

5

16

5

14

0

0

1

4

5

4

3

2

1

U

U

U

U

background image

Rozwiązywanie układów liniowych

Następnie

=

6

7

7

8

1

0

6

5

0

0

0

7

20

7

15

0

0

1

5

16

5

14

0

0

1

4

5

4

3

2

1

U

U

U

U

Zastosowaną powyżej metodę nazywamy Metodą Eliminacji Gausa

Następnie możemy obliczyć wartości poszczególnych niewiadomych stosując

postępowanie odwrotne (zastępowanie powrotne)

5

7

5

6

6

7

4

=

=

U

5

12

15

36

15

28

15

8

5

7

7

20

15

7

7

8

15

7

,

7

20

7

8

7

15

3

4

3

=

=

+

=

+

=

+

=

U

U

U

5

13

2

1

35

96

14

5

5

7

14

5

5

12

5

16

14

5

14

5

,

5

16

1

5

14

2

4

3

2

=

=

+

=

+

=

U

U

U

U

5

8

25

40

25

12

25

52

5

12

5

1

5

13

5

4

,

0

4

0

5

1

3

2

1

=

=

=

=

+

=

U

U

U

U

background image

Rozwiązywanie układów liniowych

Powyższy schemat można zapisać następująco
Oznaczając przekształcone współczynniki jak poniżej

=

)

(

)

(

)

3

(

3

)

2

(

2

)

1

(

1

3

2

1

)

(

)

(

)

3

(

3

)

3

(

3

)

3

(

33

)

(

2

)

2

(

2

)

2

(

23

)

2

(

22

)

1

(

1

)

1

(

1

)

1

(

13

)

1

(

12

)

1

(

11

...

...

...

0

...

0

0

0

...

...

...

...

...

0

...

...

0

...

...

n

n

i

i

n

i

n

nn

i

ii

n

i

k

n

i

n

i

b

b

b

b

b

x

x

x

x

x

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

Przyjmując, że

)

1

(

)

(

)

(

1

,

n

i

k

b

a

k

i

k

n

i

=

+

=

Wtedy wzory można określić następująco. Eliminacje wykonuje się w n-1 krokach o numerach
k = 1,2,... ,n-1. W k-tym kroku elementy dla j, j > k przekształca się według wzorów

)

1

,....

2

,

1

;

,...

2

,

1

(

,

)

(

)

(

)

1

(

)

(

)

(

+

+

+

=

+

+

=

=

=

+

n

k

k

j

n

k

k

i

a

m

a

a

a

a

m

k

kj

ik

k

ij

k

ij

k

kk

k

ik

ik

)

(k

ij

a


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Wyklad 4 HP 2008 09
POM wyklad z 03 09 serwerix
Gospodarowanie kapitałem ludzkim wykład 5 18 04 09, UCZELNIA, Gospodarowanie kapitałem ludzkim
NOTATKI WYKLAD2 2013 03 09
kosmetologia wyklad 22 02 09(1)
psychologia społeczna - wykłady 01.03.09, Psychologia
NOTATKI WYKLADI 2013 03 09
wykład III (2 III 09)
003HISTORIA SZTUKI WCZESNOCHRZEŚCIJAŃSKIEJ I BIZANTYJASKIEJ WYKŁAD III 3 11 09 (Automatycznie zapisa
Wyklad - 25.XI.09, Studia, Ogólne, Informatyka
wykład 5, Czwórnik liniowy
Geodezja wykład 5 pomiary liniowe i pomiary kątowe (04 04 2011)
1 wyklad 28 02 09
Wykład 6 Stabilność liniowych układów automatyki (2013)
MOO wyklad Progr Liniowe i Alg Sympleks
Wyklad 7 HP 2008 09
Wyklad 1 HP 2008 09

więcej podobnych podstron