04 prez Dek LU

background image

Dekompozycja LU

Rodryg Jaroszewski

Kevin Wolny

Wydział Informatyki

Politechnika Pozna ´nska

11.12.2012

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

1 / 32

background image

Zakres Zagadnie ´n

1

Dekompozycja LU

Co to jest dekompozycja LU
Macierze L i U
Algorytm dekompozycji

2

Przykłady

Dla macierzy dwuwymiarowej
Dla macierzy trójwymiarowej

3

Odwrotno´sci

Dlaczego odwrotno´sci?
Wymna˙zanie odwrotno´sci macierzy eliminacji
Wymna˙zanie macierzy eliminacji

4

Zastosowania

Obliczanie układów równa ´n
Wyliczanie wyznacznika macierzy A

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

2 / 32

background image

Dekompozycja LU

Dekompozycja LU jest jest to najprostsza faktoryzacja macierzy,
pozwala równie˙z na szybkie wyliczenie wyznacznika macierzy A.

Polega na rozbiciu macierzy A na dwa czynniki: L i U.

A = LU

Co to jest L?
Co to jest U?

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

3 / 32

background image

Dekompozycja LU

Dekompozycja LU jest jest to najprostsza faktoryzacja macierzy,
pozwala równie˙z na szybkie wyliczenie wyznacznika macierzy A.

Polega na rozbiciu macierzy A na dwa czynniki: L i U.

A = LU

Co to jest L?
Co to jest U?

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

3 / 32

background image

Dekompozycja LU

Dekompozycja LU jest jest to najprostsza faktoryzacja macierzy,
pozwala równie˙z na szybkie wyliczenie wyznacznika macierzy A.

Polega na rozbiciu macierzy A na dwa czynniki: L i U.

A = LU

Co to jest L?

Co to jest U?

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

3 / 32

background image

Dekompozycja LU

Dekompozycja LU jest jest to najprostsza faktoryzacja macierzy,
pozwala równie˙z na szybkie wyliczenie wyznacznika macierzy A.

Polega na rozbiciu macierzy A na dwa czynniki: L i U.

A = LU

Co to jest L?
Co to jest U?

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

3 / 32

background image

Macierz górnotrójk ˛

atna U

Macierz górnotrójk ˛

atna to taka macierz, której wszystkie współczynniki

poni˙zej głównej przek ˛

atnej s ˛

a równe zero.

U =

u

11

u

12

u

13

0

u

22

u

23

0

0

u

33

Przykład

U =

2 3 4
0 5 3
0 0 2

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

4 / 32

background image

Macierz górnotrójk ˛

atna U

Macierz górnotrójk ˛

atna to taka macierz, której wszystkie współczynniki

poni˙zej głównej przek ˛

atnej s ˛

a równe zero.

U =

u

11

u

12

u

13

0

u

22

u

23

0

0

u

33

Przykład

U =

2 3 4
0 5 3
0 0 2

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

4 / 32

background image

Macierz górnotrójk ˛

atna U

Macierz górnotrójk ˛

atna to taka macierz, której wszystkie współczynniki

poni˙zej głównej przek ˛

atnej s ˛

a równe zero.

U =

u

11

u

12

u

13

0

u

22

u

23

0

0

u

33

Przykład

U =

2 3 4
0 5 3
0 0 2

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

4 / 32

background image

Macierz dolnotrójk ˛

atna L

Macierz dolnotrójk ˛

atna to taka macierz, której wszystkie współczynniki

powy˙zej głównej przek ˛

atnej s ˛

a równe zero oraz wspołczynniki na

głównej przek ˛

atnej s ˛

a równe jeden.

L =

1

0

0

l

21

1

0

l

31

l

32

1

Przykład

L =

1

0 0

−3 1 0

4

2 1

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

5 / 32

background image

Macierz dolnotrójk ˛

atna L

Macierz dolnotrójk ˛

atna to taka macierz, której wszystkie współczynniki

powy˙zej głównej przek ˛

atnej s ˛

a równe zero oraz wspołczynniki na

głównej przek ˛

atnej s ˛

a równe jeden.

L =

1

0

0

l

21

1

0

l

31

l

32

1

Przykład

L =

1

0 0

−3 1 0

4

2 1

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

5 / 32

background image

Macierz dolnotrójk ˛

atna L

Macierz dolnotrójk ˛

atna to taka macierz, której wszystkie współczynniki

powy˙zej głównej przek ˛

atnej s ˛

a równe zero oraz wspołczynniki na

głównej przek ˛

atnej s ˛

a równe jeden.

L =

1

0

0

l

21

1

0

l

31

l

32

1

Przykład

L =

1

0 0

−3 1 0

4

2 1

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

5 / 32

background image

Algorytm dekompozycji LU

Aby doprowadzi´c macierz do postaci A = LU nale˙zy wykona´c
nast ˛epuj ˛

ace kroki:

Eliminacja wg Gaussa macierzy A

Znalezienie macierzy eliminacji

Pomno˙zenie przez odwrotno´sci macierzy eliminacji
w odwrotnej kolejno´sci

Wymno˙zenie macierzy po lewej stronie macierzy U

Zapisanie równania jako A = LU

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

6 / 32

background image

Algorytm dekompozycji LU

Aby doprowadzi´c macierz do postaci A = LU nale˙zy wykona´c
nast ˛epuj ˛

ace kroki:

Eliminacja wg Gaussa macierzy A

Znalezienie macierzy eliminacji

Pomno˙zenie przez odwrotno´sci macierzy eliminacji
w odwrotnej kolejno´sci

Wymno˙zenie macierzy po lewej stronie macierzy U

Zapisanie równania jako A = LU

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

6 / 32

background image

Algorytm dekompozycji LU

Aby doprowadzi´c macierz do postaci A = LU nale˙zy wykona´c
nast ˛epuj ˛

ace kroki:

Eliminacja wg Gaussa macierzy A

Znalezienie macierzy eliminacji

Pomno˙zenie przez odwrotno´sci macierzy eliminacji
w odwrotnej kolejno´sci

Wymno˙zenie macierzy po lewej stronie macierzy U

Zapisanie równania jako A = LU

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

6 / 32

background image

Algorytm dekompozycji LU

Aby doprowadzi´c macierz do postaci A = LU nale˙zy wykona´c
nast ˛epuj ˛

ace kroki:

Eliminacja wg Gaussa macierzy A

Znalezienie macierzy eliminacji

Pomno˙zenie przez odwrotno´sci macierzy eliminacji
w odwrotnej kolejno´sci

Wymno˙zenie macierzy po lewej stronie macierzy U

Zapisanie równania jako A = LU

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

6 / 32

background image

Algorytm dekompozycji LU

Aby doprowadzi´c macierz do postaci A = LU nale˙zy wykona´c
nast ˛epuj ˛

ace kroki:

Eliminacja wg Gaussa macierzy A

Znalezienie macierzy eliminacji

Pomno˙zenie przez odwrotno´sci macierzy eliminacji
w odwrotnej kolejno´sci

Wymno˙zenie macierzy po lewej stronie macierzy U

Zapisanie równania jako A = LU

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

6 / 32

background image

Algorytm dekompozycji LU

Aby doprowadzi´c macierz do postaci A = LU nale˙zy wykona´c
nast ˛epuj ˛

ace kroki:

Eliminacja wg Gaussa macierzy A

Znalezienie macierzy eliminacji

Pomno˙zenie przez odwrotno´sci macierzy eliminacji
w odwrotnej kolejno´sci

Wymno˙zenie macierzy po lewej stronie macierzy U

Zapisanie równania jako A = LU

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

6 / 32

background image

Przykład

Krok 1: Eliminacja wg Gaussa

Doprowad´zmy macierz A do postaci LU

A =

1 5

2 3



Po eliminacji wg Gaussa otrzymujemy macierz

B =

1

5

0 −7



Jak wida´c, wszystkie współczynniki macierzy B poni˙zej głównej
przek ˛

atnej s ˛

a równe zero. Z tego wynika, ˙ze jest to ju˙z macierz U.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

7 / 32

background image

Przykład

Krok 1: Eliminacja wg Gaussa

Doprowad´zmy macierz A do postaci LU

A =

1 5

2 3



Po eliminacji wg Gaussa otrzymujemy macierz

B =

1

5

0 −7



Jak wida´c, wszystkie współczynniki macierzy B poni˙zej głównej
przek ˛

atnej s ˛

a równe zero. Z tego wynika, ˙ze jest to ju˙z macierz U.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

7 / 32

background image

Przykład

Krok 1: Eliminacja wg Gaussa

Doprowad´zmy macierz A do postaci LU

A =

1 5

2 3



Po eliminacji wg Gaussa otrzymujemy macierz

B =

1

5

0

−7



Jak wida´c, wszystkie współczynniki macierzy B poni˙zej głównej
przek ˛

atnej s ˛

a równe zero. Z tego wynika, ˙ze jest to ju˙z macierz U.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

7 / 32

background image

Przykład

Krok 2: Znalezienie macierzy eliminacji

Eliminacj ˛e wykonuje dla nas macierz eliminacji E

21

, z indeksem 21

poniewa˙z produkuje nam zero na pozycji 21 w macierzy A.

Macierz ta wygl ˛

ada nast ˛epuj ˛

aco:

E

21

=

 1

0

−2 1



Dlaczego tak? Poniewa˙z (zgodnie z eliminacj ˛

a wg Gaussa) odj ˛eli´smy

dwa razy pierwszy wiersz od drugiego wiersza.

E

21

A = U

 1

0

−2 1

 1 5

2 3



=

1

5

0 −7



R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

8 / 32

background image

Przykład

Krok 2: Znalezienie macierzy eliminacji

Eliminacj ˛e wykonuje dla nas macierz eliminacji E

21

, z indeksem 21

poniewa˙z produkuje nam zero na pozycji 21 w macierzy A.

Macierz ta wygl ˛

ada nast ˛epuj ˛

aco:

E

21

=

 1

0

−2 1



Dlaczego tak? Poniewa˙z (zgodnie z eliminacj ˛

a wg Gaussa) odj ˛eli´smy

dwa razy pierwszy wiersz od drugiego wiersza.

E

21

A = U

 1

0

−2 1

 1 5

2 3



=

1

5

0 −7



R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

8 / 32

background image

Przykład

Krok 2: Znalezienie macierzy eliminacji

Eliminacj ˛e wykonuje dla nas macierz eliminacji E

21

, z indeksem 21

poniewa˙z produkuje nam zero na pozycji 21 w macierzy A.

Macierz ta wygl ˛

ada nast ˛epuj ˛

aco:

E

21

=

 1

0

−2 1



Dlaczego tak? Poniewa˙z (zgodnie z eliminacj ˛

a wg Gaussa) odj ˛eli´smy

dwa razy pierwszy wiersz od drugiego wiersza.

E

21

A = U

 1

0

−2 1

 1 5

2 3



=

1

5

0 −7



R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

8 / 32

background image

Przykład

Krok 2: Znalezienie macierzy eliminacji

Eliminacj ˛e wykonuje dla nas macierz eliminacji E

21

, z indeksem 21

poniewa˙z produkuje nam zero na pozycji 21 w macierzy A.

Macierz ta wygl ˛

ada nast ˛epuj ˛

aco:

E

21

=

 1

0

−2 1



Dlaczego tak? Poniewa˙z (zgodnie z eliminacj ˛

a wg Gaussa) odj ˛eli´smy

dwa razy pierwszy wiersz od drugiego wiersza.

E

21

A = U

 1

0

−2 1

 1 5

2 3



=

1

5

0 −7



R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

8 / 32

background image

Przykład

Krok 3: Pomno˙zenie przez macierze odwrotne w odwrotnej kolejno´sci

Macierz odwrotna do E

21

to

E

−1

21

=

1 0

2 1



Skoro przy eliminacji odejmujemy dwa razy pierwszy wiersz to
operacj ˛

a odwrotn ˛

a b ˛edzie dodanie dwa razy pierwszego wiersza.

Poprzez mno˙zenie obu stron przez macierz odwrotn ˛

a do E

21

doprowadzamy do równania

E

−1

21

E

21

|

{z

}

I

A = E

−1

21

U

Wniosek

Aby znale´z´c macierz odwrotn ˛

a do macierzy eliminacji, zmieniamy

znaki współczynników poni˙zej głównej przek ˛

atnej na przeciwne.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

9 / 32

background image

Przykład

Krok 3: Pomno˙zenie przez macierze odwrotne w odwrotnej kolejno´sci

Macierz odwrotna do E

21

to

E

−1

21

=

1 0

2 1



Skoro przy eliminacji odejmujemy dwa razy pierwszy wiersz to
operacj ˛

a odwrotn ˛

a b ˛edzie dodanie dwa razy pierwszego wiersza.

Poprzez mno˙zenie obu stron przez macierz odwrotn ˛

a do E

21

doprowadzamy do równania

E

−1

21

E

21

|

{z

}

I

A = E

−1

21

U

Wniosek

Aby znale´z´c macierz odwrotn ˛

a do macierzy eliminacji, zmieniamy

znaki współczynników poni˙zej głównej przek ˛

atnej na przeciwne.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

9 / 32

background image

Przykład

Krok 3: Pomno˙zenie przez macierze odwrotne w odwrotnej kolejno´sci

Macierz odwrotna do E

21

to

E

−1

21

=

1 0

2 1



Skoro przy eliminacji odejmujemy dwa razy pierwszy wiersz to
operacj ˛

a odwrotn ˛

a b ˛edzie dodanie dwa razy pierwszego wiersza.

Poprzez mno˙zenie obu stron przez macierz odwrotn ˛

a do E

21

doprowadzamy do równania

E

−1

21

E

21

|

{z

}

I

A = E

−1

21

U

Wniosek

Aby znale´z´c macierz odwrotn ˛

a do macierzy eliminacji, zmieniamy

znaki współczynników poni˙zej głównej przek ˛

atnej na przeciwne.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

9 / 32

background image

Przykład

Krok 3: Pomno˙zenie przez macierze odwrotne w odwrotnej kolejno´sci

Macierz odwrotna do E

21

to

E

−1

21

=

1 0

2 1



Skoro przy eliminacji odejmujemy dwa razy pierwszy wiersz to
operacj ˛

a odwrotn ˛

a b ˛edzie dodanie dwa razy pierwszego wiersza.

Poprzez mno˙zenie obu stron przez macierz odwrotn ˛

a do E

21

doprowadzamy do równania

E

−1

21

E

21

|

{z

}

I

A = E

−1

21

U

Wniosek

Aby znale´z´c macierz odwrotn ˛

a do macierzy eliminacji, zmieniamy

znaki współczynników poni˙zej głównej przek ˛

atnej na przeciwne.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

9 / 32

background image

Przykład

Kroki 4 i 5: Wymno˙zenie macierzy i zapisanie równania jako A = LU

Wszystkie macierze z lewej strony macierzy U

A = E

−1

21

U

wymna˙zamy (w tym przypadku jest to tylko jedna macierz), w ten
sposób powstaje macierz L.

L = E

−1

21

=

1 0

2 1



Tak powstaje równanie A = LU

1 5

2 3



=

1 0

2 1

 1

5

0 −7



R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

10 / 32

background image

Przykład

Kroki 4 i 5: Wymno˙zenie macierzy i zapisanie równania jako A = LU

Wszystkie macierze z lewej strony macierzy U

A = E

−1

21

U

wymna˙zamy (w tym przypadku jest to tylko jedna macierz), w ten
sposób powstaje macierz L.

L = E

−1

21

=

1 0

2 1



Tak powstaje równanie A = LU

1 5

2 3



=

1 0

2 1

 1

5

0 −7



R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

10 / 32

background image

Przykład

Kroki 4 i 5: Wymno˙zenie macierzy i zapisanie równania jako A = LU

Wszystkie macierze z lewej strony macierzy U

A = E

−1

21

U

wymna˙zamy (w tym przypadku jest to tylko jedna macierz), w ten
sposób powstaje macierz L.

L = E

−1

21

=

1 0

2 1



Tak powstaje równanie A = LU

1 5

2 3



=

1 0

2 1

 1

5

0 −7



R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

10 / 32

background image

Przykład

Kroki 4 i 5: Wymno˙zenie macierzy i zapisanie równania jako A = LU

Wszystkie macierze z lewej strony macierzy U

A = E

−1

21

U

wymna˙zamy (w tym przypadku jest to tylko jedna macierz), w ten
sposób powstaje macierz L.

L = E

−1

21

=

1 0

2 1



Tak powstaje równanie A = LU

1 5

2 3



=

1 0

2 1

 1

5

0 −7



R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

10 / 32

background image

Przykład

Kroki 4 i 5: Wymno˙zenie macierzy i zapisanie równania jako A = LU

Wszystkie macierze z lewej strony macierzy U

A = E

−1

21

U

wymna˙zamy (w tym przypadku jest to tylko jedna macierz), w ten
sposób powstaje macierz L.

L = E

−1

21

=

1 0

2 1



Tak powstaje równanie A = LU

1 5

2 3



=

1 0

2 1

 1

5

0 −7



R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

10 / 32

background image

Kolejny przykład

Dla macierzy trójwymiarowej

Dla macierzy dwuwymiarowej dekompozycja nie wymaga wi ˛ekszego
wysiłku, poniewa˙z wykonywana jest tylko jedna eliminacja i dlatego
powstaje tylko jedna macierz eliminacji (E

21

).

Sprawa komplikuje si ˛e dla macierzy trójwymiarowych. . .

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

11 / 32

background image

Kolejny przykład

Dla macierzy trójwymiarowej

Dla macierzy dwuwymiarowej dekompozycja nie wymaga wi ˛ekszego
wysiłku, poniewa˙z wykonywana jest tylko jedna eliminacja i dlatego
powstaje tylko jedna macierz eliminacji (E

21

).

Sprawa komplikuje si ˛e dla macierzy trójwymiarowych. . .

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

11 / 32

background image

Przykład

Kroki 1 i 2: Eliminacja wg Gaussa i znajdowanie macierzy eliminacji

Przeprowad´zmy teraz dekompozycj ˛e dla macierzy trójwymiarowej A:

A =

2

4

−2

4

9

−3

−2 −3

7

Dla macierzy trójwymiarowych eliminacja wg Gaussa zajmuje trzy
kroki, zamiast jednego. Dlatego te˙z, powstan ˛

a trzy macierze eliminacji.

Krok pierwszy

E

21

A =

1

0 0

−2 1 0

0

0 1

2

4

−2

4

9

−3

−2 −3

7

=

2

4

−2

0

1

1

−2 −3

7

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

12 / 32

background image

Przykład

Kroki 1 i 2: Eliminacja wg Gaussa i znajdowanie macierzy eliminacji

Przeprowad´zmy teraz dekompozycj ˛e dla macierzy trójwymiarowej A:

A =

2

4

−2

4

9

−3

−2 −3

7

Dla macierzy trójwymiarowych eliminacja wg Gaussa zajmuje trzy
kroki, zamiast jednego. Dlatego te˙z, powstan ˛

a trzy macierze eliminacji.

Krok pierwszy

E

21

A =

1

0 0

−2 1 0

0

0 1

2

4

−2

4

9

−3

−2 −3

7

=

2

4

−2

0

1

1

−2 −3

7

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

12 / 32

background image

Przykład

Kroki 1 i 2: Eliminacja wg Gaussa i znajdowanie macierzy eliminacji

Przeprowad´zmy teraz dekompozycj ˛e dla macierzy trójwymiarowej A:

A =

2

4

−2

4

9

−3

−2 −3

7

Dla macierzy trójwymiarowych eliminacja wg Gaussa zajmuje trzy
kroki, zamiast jednego. Dlatego te˙z, powstan ˛

a trzy macierze eliminacji.

Krok pierwszy

E

21

A =

1

0 0

−2 1 0

0

0 1

2

4

−2

4

9

−3

−2 −3

7

=

2

4

−2

0

1

1

−2 −3

7

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

12 / 32

background image

Przykład

Kroki 1 i 2: Eliminacja wg Gaussa i znajdowanie macierzy eliminacji

Przeprowad´zmy teraz dekompozycj ˛e dla macierzy trójwymiarowej A:

A =

2

4

−2

4

9

−3

−2 −3

7

Dla macierzy trójwymiarowych eliminacja wg Gaussa zajmuje trzy
kroki, zamiast jednego. Dlatego te˙z, powstan ˛

a trzy macierze eliminacji.

Krok pierwszy

E

21

A =

1

0 0

−2

1 0

0

0 1

2

4

−2

4

9

−3

−2 −3

7

=

2

4

−2

0

1

1

−2 −3

7

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

12 / 32

background image

Przykład

Kroki 1 i 2: Eliminacja wg Gaussa i znajdowanie macierzy eliminacji

Krok drugi

E

31

(

E

21

A) =

1 0 0
0 1 0
1 0 1

2

4

−2

0

1

1

−2 −3

7

=

2 4 −2
0 1

1

0 1

5

Krok trzeci

E

32

(

E

31

E

21

A) =

1

0

0

0

1

0

0 −1 1

2 4 −2
0 1

1

0 1

5

=

2 4 −2
0 1

1

0 0

4

W ostatniej macierzy wszystkie elementy poni˙zej głównej przek ˛

atnej

równe s ˛

a zero. Wniosek: jest to macierz U.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

13 / 32

background image

Przykład

Kroki 1 i 2: Eliminacja wg Gaussa i znajdowanie macierzy eliminacji

Krok drugi

E

31

(

E

21

A) =

1 0 0
0 1 0

1

0 1

2

4

−2

0

1

1

−2

−3

7

=

2 4 −2
0 1

1

0

1

5

Krok trzeci

E

32

(

E

31

E

21

A) =

1

0

0

0

1

0

0 −1 1

2 4 −2
0 1

1

0 1

5

=

2 4 −2
0 1

1

0 0

4

W ostatniej macierzy wszystkie elementy poni˙zej głównej przek ˛

atnej

równe s ˛

a zero. Wniosek: jest to macierz U.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

13 / 32

background image

Przykład

Kroki 1 i 2: Eliminacja wg Gaussa i znajdowanie macierzy eliminacji

Krok drugi

E

31

(

E

21

A) =

1 0 0
0 1 0

1

0 1

2

4

−2

0

1

1

−2

−3

7

=

2 4 −2
0 1

1

0

1

5

Krok trzeci

E

32

(

E

31

E

21

A) =

1

0

0

0

1

0

0 −1 1

2 4 −2
0 1

1

0 1

5

=

2 4 −2
0 1

1

0 0

4

W ostatniej macierzy wszystkie elementy poni˙zej głównej przek ˛

atnej

równe s ˛

a zero. Wniosek: jest to macierz U.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

13 / 32

background image

Przykład

Kroki 1 i 2: Eliminacja wg Gaussa i znajdowanie macierzy eliminacji

Krok drugi

E

31

(

E

21

A) =

1 0 0
0 1 0

1

0 1

2

4

−2

0

1

1

−2

−3

7

=

2 4 −2
0 1

1

0

1

5

Krok trzeci

E

32

(

E

31

E

21

A) =

1

0

0

0

1

0

0

−1

1

2 4 −2
0

1

1

0

1

5

=

2 4 −2
0 1

1

0

0

4

W ostatniej macierzy wszystkie elementy poni˙zej głównej przek ˛

atnej

równe s ˛

a zero. Wniosek: jest to macierz U.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

13 / 32

background image

Przykład

Kroki 1 i 2: Eliminacja wg Gaussa i znajdowanie macierzy eliminacji

Krok drugi

E

31

(

E

21

A) =

1 0 0
0 1 0

1

0 1

2

4

−2

0

1

1

−2

−3

7

=

2 4 −2
0 1

1

0

1

5

Krok trzeci

E

32

(

E

31

E

21

A) =

1

0

0

0

1

0

0

−1

1

2 4 −2
0

1

1

0

1

5

=

2 4 −2

0

1

1

0 0

4

W ostatniej macierzy wszystkie elementy poni˙zej głównej przek ˛

atnej

równe s ˛

a zero. Wniosek: jest to macierz U.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

13 / 32

background image

Przykład

Krok 3: Pomno˙zenie przez odwrotno´sci macierzy eliminacji w odwrotnej kolejno´sci

Powstaje równanie:

E

32

E

31

E

21

A = U

Mno˙zymy obustronnie przez odwrotno´sci macierzy eliminacji w
odwrotnej kolejno´sci

E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

E

32

E

31

E

21

A = E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

U

Macierze po lewej stronie sprowadzaj ˛

a si ˛e do macierzy jednostkowych:

E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

E

32

|

{z

}

I

E

31

|

{z

}

I

E

21

|

{z

}

I

A = E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

U

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

14 / 32

background image

Przykład

Krok 3: Pomno˙zenie przez odwrotno´sci macierzy eliminacji w odwrotnej kolejno´sci

Powstaje równanie:

E

32

E

31

E

21

A = U

Mno˙zymy obustronnie przez odwrotno´sci macierzy eliminacji w
odwrotnej kolejno´sci

E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

E

32

E

31

E

21

A = E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

U

Macierze po lewej stronie sprowadzaj ˛

a si ˛e do macierzy jednostkowych:

E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

E

32

|

{z

}

I

E

31

|

{z

}

I

E

21

|

{z

}

I

A = E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

U

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

14 / 32

background image

Przykład

Krok 3: Pomno˙zenie przez odwrotno´sci macierzy eliminacji w odwrotnej kolejno´sci

Powstaje równanie:

E

32

E

31

E

21

A = U

Mno˙zymy obustronnie przez odwrotno´sci macierzy eliminacji w
odwrotnej kolejno´sci

E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

E

32

E

31

E

21

A = E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

U

Macierze po lewej stronie sprowadzaj ˛

a si ˛e do macierzy jednostkowych:

E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

E

32

|

{z

}

I

E

31

|

{z

}

I

E

21

|

{z

}

I

A = E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

U

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

14 / 32

background image

Przykład

Krok 3: Pomno˙zenie przez odwrotno´sci macierzy eliminacji w odwrotnej kolejno´sci

Powstaje równanie:

E

32

E

31

E

21

A = U

Mno˙zymy obustronnie przez odwrotno´sci macierzy eliminacji w
odwrotnej kolejno´sci

E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

E

32

E

31

E

21

A = E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

U

Macierze po lewej stronie sprowadzaj ˛

a si ˛e do macierzy jednostkowych:

E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

E

32

|

{z

}

I

E

31

|

{z

}

I

E

21

|

{z

}

I

A = E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

U

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

14 / 32

background image

Przykład

Krok 4: Wymno˙zenie macierzy po lewej stronie macierzy U

Z tego skomplikowanego równania zostaje

A = E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

U

Macierze E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

wymna˙zamy od lewej strony

E

−1

21

E

−1

31

=

1 0 0
2 1 0
0 0 1

1

0 0

0

1 0

−1 0 1

=

1

0 0

2

1 0

−1 0 1

Wynik jeszcze pomno˙zymy przez E

−1

32

1

0 0

2

1 0

−1 0 1

1 0 0
0 1 0
0 1 1

=

1

0 0

2

1 0

−1 1 1

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

15 / 32

background image

Przykład

Krok 4: Wymno˙zenie macierzy po lewej stronie macierzy U

Z tego skomplikowanego równania zostaje

A = E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

U

Macierze E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

wymna˙zamy od lewej strony

E

−1

21

E

−1

31

=

1 0 0
2 1 0
0 0 1

1

0 0

0

1 0

−1 0 1

=

1

0 0

2

1 0

−1 0 1

Wynik jeszcze pomno˙zymy przez E

−1

32

1

0 0

2

1 0

−1 0 1

1 0 0
0 1 0
0 1 1

=

1

0 0

2

1 0

−1 1 1

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

15 / 32

background image

Przykład

Krok 4: Wymno˙zenie macierzy po lewej stronie macierzy U

Z tego skomplikowanego równania zostaje

A = E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

U

Macierze E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

wymna˙zamy od lewej strony

E

−1

21

E

−1

31

=

1 0 0
2 1 0
0 0 1

1

0 0

0

1 0

−1 0 1

=

1

0 0

2

1 0

−1 0 1

Wynik jeszcze pomno˙zymy przez E

−1

32

1

0 0

2

1 0

−1 0 1

1 0 0
0 1 0
0 1 1

=

1

0 0

2

1 0

−1 1 1

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

15 / 32

background image

Przykład

Krok 4: Wymno˙zenie macierzy po lewej stronie macierzy U

Z tego skomplikowanego równania zostaje

A = E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

U

Macierze E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

wymna˙zamy od lewej strony

E

−1

21

E

−1

31

=

1 0 0
2 1 0
0 0 1

1

0 0

0

1 0

−1 0 1

=

1

0 0

2

1 0

−1 0 1

Wynik jeszcze pomno˙zymy przez E

−1

32

1

0 0

2

1 0

−1 0 1

1 0 0
0 1 0
0 1 1

=

1

0 0

2

1 0

−1 1 1

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

15 / 32

background image

Przykład

Krok 4: Wymno˙zenie macierzy po lewej stronie macierzy U

Z tego skomplikowanego równania zostaje

A = E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

U

Macierze E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

wymna˙zamy od lewej strony

E

−1

21

E

−1

31

=

1 0 0
2 1 0
0 0 1

1

0 0

0

1 0

−1 0 1

=

1

0 0

2

1 0

−1 0 1

Wynik jeszcze pomno˙zymy przez E

−1

32

1

0 0

2

1 0

−1 0 1

1 0 0
0 1 0
0 1 1

=

1

0 0

2

1 0

−1 1 1

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

15 / 32

background image

Przykład

Krok 5: Zapisanie równania jako A = LU

W ten sposób doprowadzamy do równania

2

4

−2

4

9

−3

−2 −3

7

=

1

0 0

2

1 0

−1 1 1

2 4 −2
0 1

1

0 0

4

A = LU

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

16 / 32

background image

Przykład

Krok 5: Zapisanie równania jako A = LU

W ten sposób doprowadzamy do równania

2

4

−2

4

9

−3

−2 −3

7

=

1

0 0

2

1 0

−1 1 1

2 4 −2
0 1

1

0 0

4

A = LU

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

16 / 32

background image

Przykład

Krok 5: Zapisanie równania jako A = LU

W ten sposób doprowadzamy do równania

2

4

−2

4

9

−3

−2 −3

7

=

1

0 0

2

1 0

−1 1 1

2 4 −2
0 1

1

0 0

4

A = LU

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

16 / 32

background image

Dlaczego odwrotno´sci?

Wielu z was zapewne zastanawia si ˛e, dlaczego przerzucali´smy cał ˛

a

"grupk˛e" macierzy eliminacji, zamiast na pocz ˛

atku wymno˙zy´c je i

dopiero przerzuci´c. W tej cz ˛e´sci wykładu zostanie to wyja´snione.

Porównajmy dwie mo˙zliwo´sci:

Wymno˙zenie macierzy E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

Wymno˙zenie macierzy E

32

E

31

E

21

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

17 / 32

background image

Dlaczego odwrotno´sci?

Wielu z was zapewne zastanawia si ˛e, dlaczego przerzucali´smy cał ˛

a

"grupk˛e" macierzy eliminacji, zamiast na pocz ˛

atku wymno˙zy´c je i

dopiero przerzuci´c. W tej cz ˛e´sci wykładu zostanie to wyja´snione.

Porównajmy dwie mo˙zliwo´sci:

Wymno˙zenie macierzy E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

Wymno˙zenie macierzy E

32

E

31

E

21

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

17 / 32

background image

Dlaczego odwrotno´sci?

Wielu z was zapewne zastanawia si ˛e, dlaczego przerzucali´smy cał ˛

a

"grupk˛e" macierzy eliminacji, zamiast na pocz ˛

atku wymno˙zy´c je i

dopiero przerzuci´c. W tej cz ˛e´sci wykładu zostanie to wyja´snione.

Porównajmy dwie mo˙zliwo´sci:

Wymno˙zenie macierzy E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

Wymno˙zenie macierzy E

32

E

31

E

21

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

17 / 32

background image

Dlaczego odwrotno´sci?

Wielu z was zapewne zastanawia si ˛e, dlaczego przerzucali´smy cał ˛

a

"grupk˛e" macierzy eliminacji, zamiast na pocz ˛

atku wymno˙zy´c je i

dopiero przerzuci´c. W tej cz ˛e´sci wykładu zostanie to wyja´snione.

Porównajmy dwie mo˙zliwo´sci:

Wymno˙zenie macierzy E

−1

21

E

−1

31

E

−1

32

Wymno˙zenie macierzy E

32

E

31

E

21

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

17 / 32

background image

Opcja 1.

Wymna˙zanie odwrotno´sci macierzy eliminacji

Wymna˙zanie odwrotno´sci macierzy eliminacji ´cwiczyli´smy ju˙z przy
samej dekompozycji LU, zróbmy to jednak jeszcze raz.

E

−1

21

E

−1

31

=

1 0 0
2 1 0
0 0 1

1

0 0

0

1 0

−1 0 1

=

1

0 0

2

1 0

−1 0 1

Wynik jeszcze pomno˙zymy przez E

−1

32

1

0 0

2

1 0

−1 0 1

1 0 0
0 1 0
0 1 1

=

1

0 0

2

1 0

−1 1 1

Jak wiemy, jest to ju˙z macierz L.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

18 / 32

background image

Opcja 1.

Wymna˙zanie odwrotno´sci macierzy eliminacji

Wymna˙zanie odwrotno´sci macierzy eliminacji ´cwiczyli´smy ju˙z przy
samej dekompozycji LU, zróbmy to jednak jeszcze raz.

E

−1

21

E

−1

31

=

1 0 0
2 1 0
0 0 1

1

0 0

0

1 0

−1 0 1

=

1

0 0

2

1 0

−1 0 1

Wynik jeszcze pomno˙zymy przez E

−1

32

1

0 0

2

1 0

−1 0 1

1 0 0
0 1 0
0 1 1

=

1

0 0

2

1 0

−1 1 1

Jak wiemy, jest to ju˙z macierz L.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

18 / 32

background image

Opcja 1.

Wymna˙zanie odwrotno´sci macierzy eliminacji

Wymna˙zanie odwrotno´sci macierzy eliminacji ´cwiczyli´smy ju˙z przy
samej dekompozycji LU, zróbmy to jednak jeszcze raz.

E

−1

21

E

−1

31

=

1 0 0
2 1 0
0 0 1

1

0 0

0

1 0

−1 0 1

=

1

0 0

2

1 0

−1 0 1

Wynik jeszcze pomno˙zymy przez E

−1

32

1

0 0

2

1 0

−1 0 1

1 0 0
0 1 0
0 1 1

=

1

0 0

2

1 0

−1 1 1

Jak wiemy, jest to ju˙z macierz L.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

18 / 32

background image

Opcja 1.

Wymna˙zanie odwrotno´sci macierzy eliminacji

Wymna˙zanie odwrotno´sci macierzy eliminacji ´cwiczyli´smy ju˙z przy
samej dekompozycji LU, zróbmy to jednak jeszcze raz.

E

−1

21

E

−1

31

=

1 0 0
2 1 0
0 0 1

1

0 0

0

1 0

−1 0 1

=

1

0 0

2

1 0

−1 0 1

Wynik jeszcze pomno˙zymy przez E

−1

32

1

0 0

2

1 0

−1 0 1

1 0 0
0 1 0
0 1 1

=

1

0 0

2

1 0

−1 1 1

Jak wiemy, jest to ju˙z macierz L.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

18 / 32

background image

Opcja 1.

Wymna˙zanie odwrotno´sci macierzy eliminacji

Wymna˙zanie odwrotno´sci macierzy eliminacji ´cwiczyli´smy ju˙z przy
samej dekompozycji LU, zróbmy to jednak jeszcze raz.

E

−1

21

E

−1

31

=

1 0 0
2 1 0
0 0 1

1

0 0

0

1 0

−1 0 1

=

1

0 0

2

1 0

−1 0 1

Wynik jeszcze pomno˙zymy przez E

−1

32

1

0 0

2

1 0

−1 0 1

1 0 0
0 1 0
0 1 1

=

1

0 0

2

1 0

−1 1 1

Jak wiemy, jest to ju˙z macierz L.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

18 / 32

background image

Opcja 1.

Wymna˙zanie odwrotno´sci macierzy eliminacji

1 0 0
2 1 0
0 0 1

|

{z

}

E

−1

21

1

0 0

0

1 0

−1 0 1

|

{z

}

E

−1

31

1 0 0
0 1 0
0 1 1

|

{z

}

E

−1

32

Jak wida´c, współczynniki poszczególnych macierzy po prostu
"wskoczyły" do wyniku.

L =

1

0 0

2

1 0

−1 1 1

Cały czas s ˛

a na swoich miejscach!

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

19 / 32

background image

Opcja 1.

Wymna˙zanie odwrotno´sci macierzy eliminacji

1 0 0
2 1 0
0 0 1

|

{z

}

E

−1

21

1

0 0

0

1 0

−1 0 1

|

{z

}

E

−1

31

1 0 0
0 1 0
0 1 1

|

{z

}

E

−1

32

Jak wida´c, współczynniki poszczególnych macierzy po prostu
"wskoczyły" do wyniku.

L =

1

0 0

2

1 0

−1 1 1

Cały czas s ˛

a na swoich miejscach!

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

19 / 32

background image

Opcja 1.

Wymna˙zanie odwrotno´sci macierzy eliminacji

1 0 0

2

1 0

0 0 1

|

{z

}

E

−1

21

1

0 0

0

1 0

−1

0 1

|

{z

}

E

−1

31

1 0 0
0 1 0
0

1

1

|

{z

}

E

−1

32

Jak wida´c, współczynniki poszczególnych macierzy po prostu
"wskoczyły" do wyniku.

L =

1

0 0

2

1 0

−1

1

1

Cały czas s ˛

a na swoich miejscach!

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

19 / 32

background image

Opcja 2.

Wymna˙zanie macierzy eliminacji

Zobaczmy co si ˛e stanie, gdy przemno˙zymy od lewej strony macierze
eliminacji E

32

E

31

E

21

.

E

32

E

31

=

1

0

0

0

1

0

0 −1 1

1 0 0
0 1 0
1 0 1

=

1

0

0

0

1

0

1 −1 1

Wynik jeszcze pomno˙zymy przez E

21

1

0

0

0

1

0

1 −1 1

1

0 0

−2 1 0

0

0 1

=

1

0

0

−2

1

0

3

−1 1

Sk ˛

ad wzi ˛eła si ˛e ta trójka?

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

20 / 32

background image

Opcja 2.

Wymna˙zanie macierzy eliminacji

Zobaczmy co si ˛e stanie, gdy przemno˙zymy od lewej strony macierze
eliminacji E

32

E

31

E

21

.

E

32

E

31

=

1

0

0

0

1

0

0 −1 1

1 0 0
0 1 0
1 0 1

=

1

0

0

0

1

0

1 −1 1

Wynik jeszcze pomno˙zymy przez E

21

1

0

0

0

1

0

1 −1 1

1

0 0

−2 1 0

0

0 1

=

1

0

0

−2

1

0

3

−1 1

Sk ˛

ad wzi ˛eła si ˛e ta trójka?

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

20 / 32

background image

Opcja 2.

Wymna˙zanie macierzy eliminacji

Zobaczmy co si ˛e stanie, gdy przemno˙zymy od lewej strony macierze
eliminacji E

32

E

31

E

21

.

E

32

E

31

=

1

0

0

0

1

0

0 −1 1

1 0 0
0 1 0
1 0 1

=

1

0

0

0

1

0

1 −1 1

Wynik jeszcze pomno˙zymy przez E

21

1

0

0

0

1

0

1 −1 1

1

0 0

−2 1 0

0

0 1

=

1

0

0

−2

1

0

3

−1 1

Sk ˛

ad wzi ˛eła si ˛e ta trójka?

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

20 / 32

background image

Opcja 2.

Wymna˙zanie macierzy eliminacji

Zobaczmy co si ˛e stanie, gdy przemno˙zymy od lewej strony macierze
eliminacji E

32

E

31

E

21

.

E

32

E

31

=

1

0

0

0

1

0

0 −1 1

1 0 0
0 1 0
1 0 1

=

1

0

0

0

1

0

1 −1 1

Wynik jeszcze pomno˙zymy przez E

21

1

0

0

0

1

0

1 −1 1

1

0 0

−2 1 0

0

0 1

=

1

0

0

−2

1

0

3

−1 1

Sk ˛

ad wzi ˛eła si ˛e ta trójka?

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

20 / 32

background image

Opcja 2.

Wymna˙zanie macierzy eliminacji

Zobaczmy co si ˛e stanie, gdy przemno˙zymy od lewej strony macierze
eliminacji E

32

E

31

E

21

.

E

32

E

31

=

1

0

0

0

1

0

0 −1 1

1 0 0
0 1 0
1 0 1

=

1

0

0

0

1

0

1 −1 1

Wynik jeszcze pomno˙zymy przez E

21

1

0

0

0

1

0

1 −1 1

1

0 0

−2 1 0

0

0 1

=

1

0

0

−2

1

0

3

−1 1

Sk ˛

ad wzi ˛eła si ˛e ta trójka?

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

20 / 32

background image

Opcja 2.

Wymna˙zanie macierzy eliminacji

E

32

E

31

E

21

=

1

0

0

−2

1

0

3

−1 1

Sk ˛

ad wzi ˛eła si ˛e ta trójka?

Aby odpowiedzie´c na to pytanie, prze´sled´zmy etapy eliminacji wg
Gaussa macierzy A:

odj ˛eli´smy dwa razy wiersz pierwszy od wiersza drugiego
dodali´smy wiersz pierwszy do wiersza trzeciego
odj ˛eli´smy wiersz drugi od wiersza trzeciego

Uwaga!

Nie zapominajmy, ˙ze w wierszu drugim jest ju˙z dwa razy

ujemny

wiersz pierwszy

! Oprócz odj ˛ecia drugiego wiersza dodali´smy równie˙z

dwa razy wiersz pierwszy, co daje w sumie trzy wiersze.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

21 / 32

background image

Opcja 2.

Wymna˙zanie macierzy eliminacji

A =

2

4 −2

4

9 −3

−2 −3

7

Sk ˛

ad wzi ˛eła si ˛e ta trójka?

Aby odpowiedzie´c na to pytanie, prze´sled´zmy etapy eliminacji wg
Gaussa macierzy A:

odj ˛eli´smy dwa razy wiersz pierwszy od wiersza drugiego
dodali´smy wiersz pierwszy do wiersza trzeciego
odj ˛eli´smy wiersz drugi od wiersza trzeciego

Uwaga!

Nie zapominajmy, ˙ze w wierszu drugim jest ju˙z dwa razy

ujemny

wiersz pierwszy

! Oprócz odj ˛ecia drugiego wiersza dodali´smy równie˙z

dwa razy wiersz pierwszy, co daje w sumie trzy wiersze.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

21 / 32

background image

Opcja 2.

Wymna˙zanie macierzy eliminacji

A =

2

4 −2

0

1

1

−2 −3

7

Sk ˛

ad wzi ˛eła si ˛e ta trójka?

Aby odpowiedzie´c na to pytanie, prze´sled´zmy etapy eliminacji wg
Gaussa macierzy A:

odj ˛eli´smy dwa razy wiersz pierwszy od wiersza drugiego

dodali´smy wiersz pierwszy do wiersza trzeciego
odj ˛eli´smy wiersz drugi od wiersza trzeciego

Uwaga!

Nie zapominajmy, ˙ze w wierszu drugim jest ju˙z dwa razy

ujemny

wiersz pierwszy

! Oprócz odj ˛ecia drugiego wiersza dodali´smy równie˙z

dwa razy wiersz pierwszy, co daje w sumie trzy wiersze.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

21 / 32

background image

Opcja 2.

Wymna˙zanie macierzy eliminacji

A =

2

4 −2

0

1

1

0

1

5

Sk ˛

ad wzi ˛eła si ˛e ta trójka?

Aby odpowiedzie´c na to pytanie, prze´sled´zmy etapy eliminacji wg
Gaussa macierzy A:

odj ˛eli´smy dwa razy wiersz pierwszy od wiersza drugiego
dodali´smy wiersz pierwszy do wiersza trzeciego

odj ˛eli´smy wiersz drugi od wiersza trzeciego

Uwaga!

Nie zapominajmy, ˙ze w wierszu drugim jest ju˙z dwa razy

ujemny

wiersz pierwszy

! Oprócz odj ˛ecia drugiego wiersza dodali´smy równie˙z

dwa razy wiersz pierwszy, co daje w sumie trzy wiersze.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

21 / 32

background image

Opcja 2.

Wymna˙zanie macierzy eliminacji

A =

2

4 −2

0

1

1

0

0

4

Sk ˛

ad wzi ˛eła si ˛e ta trójka?

Aby odpowiedzie´c na to pytanie, prze´sled´zmy etapy eliminacji wg
Gaussa macierzy A:

odj ˛eli´smy dwa razy wiersz pierwszy od wiersza drugiego
dodali´smy wiersz pierwszy do wiersza trzeciego
odj ˛eli´smy wiersz drugi od wiersza trzeciego

Uwaga!

Nie zapominajmy, ˙ze w wierszu drugim jest ju˙z dwa razy

ujemny

wiersz pierwszy

! Oprócz odj ˛ecia drugiego wiersza dodali´smy równie˙z

dwa razy wiersz pierwszy, co daje w sumie

trzy

wiersze.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

21 / 32

background image

Opcja 2.

Wymna˙zanie macierzy eliminacji

A =

2

4 −2

0

1

1

0

0

4

Sk ˛

ad wzi ˛eła si ˛e ta trójka?

Aby odpowiedzie´c na to pytanie, prze´sled´zmy etapy eliminacji wg
Gaussa macierzy A:

odj ˛eli´smy dwa razy wiersz pierwszy od wiersza drugiego

dodali´smy wiersz pierwszy do wiersza trzeciego
odj ˛eli´smy wiersz drugi od wiersza trzeciego

Uwaga!

Nie zapominajmy, ˙ze w wierszu drugim jest ju˙z dwa razy

ujemny

wiersz pierwszy

! Oprócz odj ˛ecia drugiego wiersza dodali´smy równie˙z

dwa razy wiersz pierwszy, co daje w sumie trzy wiersze.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

21 / 32

background image

Wnioski

Gdy mno˙zyli´smy macierze eliminacji, pojawiała si ˛e tajemnicza trójka,
której nie przewidzieli´smy. Przy mno˙zeniu odwrotno´sci macierzy
eliminacji problem ten znikn ˛

ał. Wniosek jest prosty:

Twierdzenie

Gdy mno˙zymy macierze odwrotne, wystarczy przepisa´c współczynniki
na odpowiadaj ˛

ace im miejsca bezpo´srednio do macierzy L.

Współczynniki te mo˙zna zapisywa´c od razu podczas eliminacji wg
Gaussa macierzy A, by nast ˛epnie zmieni´c ich znak i wpisa´c do
macierzy L.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

22 / 32

background image

Wnioski

Gdy mno˙zyli´smy macierze eliminacji, pojawiała si ˛e tajemnicza trójka,
której nie przewidzieli´smy. Przy mno˙zeniu odwrotno´sci macierzy
eliminacji problem ten znikn ˛

ał. Wniosek jest prosty:

Twierdzenie

Gdy mno˙zymy macierze odwrotne, wystarczy przepisa´c współczynniki
na odpowiadaj ˛

ace im miejsca bezpo´srednio do macierzy L.

Współczynniki te mo˙zna zapisywa´c od razu podczas eliminacji wg
Gaussa macierzy A, by nast ˛epnie zmieni´c ich znak i wpisa´c do
macierzy L.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

22 / 32

background image

Wnioski

Gdy mno˙zyli´smy macierze eliminacji, pojawiała si ˛e tajemnicza trójka,
której nie przewidzieli´smy. Przy mno˙zeniu odwrotno´sci macierzy
eliminacji problem ten znikn ˛

ał. Wniosek jest prosty:

Twierdzenie

Gdy mno˙zymy macierze odwrotne, wystarczy przepisa´c współczynniki
na odpowiadaj ˛

ace im miejsca bezpo´srednio do macierzy L.

Współczynniki te mo˙zna zapisywa´c od razu podczas eliminacji wg
Gaussa macierzy A, by nast ˛epnie zmieni´c ich znak i wpisa´c do
macierzy L.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

22 / 32

background image

Zastosowania

Macierz w postaci A = LU pozwala mi ˛edzy innymi na:

Szybkie obliczanie układów równa ´n

Wyliczenie wyznacznika macierzy A

O to w zasadzie nam chodzi. Dekompozycja LU pozwala na
zmniejszenie liczby operacji potrzebnych do rozwi ˛

azywania układów

równa ´n.

Dlaczego? Spójrzmy.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

23 / 32

background image

Zastosowania

Macierz w postaci A = LU pozwala mi ˛edzy innymi na:

Szybkie obliczanie układów równa ´n

Wyliczenie wyznacznika macierzy A

O to w zasadzie nam chodzi. Dekompozycja LU pozwala na
zmniejszenie liczby operacji potrzebnych do rozwi ˛

azywania układów

równa ´n.

Dlaczego? Spójrzmy.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

23 / 32

background image

Zastosowania

Macierz w postaci A = LU pozwala mi ˛edzy innymi na:

Szybkie obliczanie układów równa ´n

Wyliczenie wyznacznika macierzy A

O to w zasadzie nam chodzi. Dekompozycja LU pozwala na
zmniejszenie liczby operacji potrzebnych do rozwi ˛

azywania układów

równa ´n.

Dlaczego? Spójrzmy.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

23 / 32

background image

Zastosowania

Macierz w postaci A = LU pozwala mi ˛edzy innymi na:

Szybkie obliczanie układów równa ´n

Wyliczenie wyznacznika macierzy A

O to w zasadzie nam chodzi. Dekompozycja LU pozwala na
zmniejszenie liczby operacji potrzebnych do rozwi ˛

azywania układów

równa ´n.

Dlaczego? Spójrzmy.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

23 / 32

background image

Zło˙zono´s´c obliczeniowa

Ile operacji nale˙zy wykona´c, aby doprowadzi´c macierz A do postaci
A = LU?

Co to jest operacja?

Typow ˛

a operacj ˛

a wykonywan ˛

a w metodzie Gaussa jest mno˙zenie i

odejmowanie, wi ˛ec traktujemy te dwa działania jako jedn ˛

a operacj ˛e.

Twierdzenie

Dla macierzy o wymiarach n × n liczba operacji potrzebnych do
sprowadzenia macierzy do postaci A = LU wynosi ≈

1
3

n

3

Co to w zasadzie dla nas oznacza?

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

24 / 32

background image

Zło˙zono´s´c obliczeniowa

Ile operacji nale˙zy wykona´c, aby doprowadzi´c macierz A do postaci
A = LU?

Co to jest operacja?

Typow ˛

a operacj ˛

a wykonywan ˛

a w metodzie Gaussa jest mno˙zenie i

odejmowanie, wi ˛ec traktujemy te dwa działania jako jedn ˛

a operacj ˛e.

Twierdzenie

Dla macierzy o wymiarach n × n liczba operacji potrzebnych do
sprowadzenia macierzy do postaci A = LU wynosi ≈

1
3

n

3

Co to w zasadzie dla nas oznacza?

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

24 / 32

background image

Zło˙zono´s´c obliczeniowa

Ile operacji nale˙zy wykona´c, aby doprowadzi´c macierz A do postaci
A = LU?

Co to jest operacja?

Typow ˛

a operacj ˛

a wykonywan ˛

a w metodzie Gaussa jest mno˙zenie i

odejmowanie, wi ˛ec traktujemy te dwa działania jako jedn ˛

a operacj ˛e.

Twierdzenie

Dla macierzy o wymiarach n × n liczba operacji potrzebnych do
sprowadzenia macierzy do postaci A = LU wynosi ≈

1
3

n

3

Co to w zasadzie dla nas oznacza?

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

24 / 32

background image

Zło˙zono´s´c obliczeniowa

Ile operacji nale˙zy wykona´c, aby doprowadzi´c macierz A do postaci
A = LU?

Co to jest operacja?

Typow ˛

a operacj ˛

a wykonywan ˛

a w metodzie Gaussa jest mno˙zenie i

odejmowanie, wi ˛ec traktujemy te dwa działania jako jedn ˛

a operacj ˛e.

Twierdzenie

Dla macierzy o wymiarach n × n liczba operacji potrzebnych do
sprowadzenia macierzy do postaci A = LU wynosi ≈

1
3

n

3

Co to w zasadzie dla nas oznacza?

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

24 / 32

background image

Zło˙zono´s´c obliczeniowa

Jest to wa˙zny aspekt optymalizacji algorytmów rozwi ˛

azuj ˛

acych takie

układy.

Je˙zeli dodamy tylko jedn ˛

a kolumn ˛e (np. kolumn ˛e z wynikami), to ilo´s´c

oblicze ´n potrzebnych na wyliczenie potrzebnych nam wyników spada
do n

2

.

Wniosek

Przewaga rozkładu LU nad eliminacj ˛

a wg Gaussa polega na tym, i˙z

przy pomocy rozkładu LU mozna rozwi ˛

azywa´c dowolnie wiele równa ´n

z takimi samymi lewymi stronami (macierzami), przy czym “kosztown ˛

a”

cz ˛e´s´c, a wi ˛ec sam ˛

a faktoryzacj ˛e, oblicza si ˛e tylko raz.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

25 / 32

background image

Zło˙zono´s´c obliczeniowa

Jest to wa˙zny aspekt optymalizacji algorytmów rozwi ˛

azuj ˛

acych takie

układy.

Je˙zeli dodamy tylko jedn ˛

a kolumn ˛e (np. kolumn ˛e z wynikami), to ilo´s´c

oblicze ´n potrzebnych na wyliczenie potrzebnych nam wyników spada
do n

2

.

Wniosek

Przewaga rozkładu LU nad eliminacj ˛

a wg Gaussa polega na tym, i˙z

przy pomocy rozkładu LU mozna rozwi ˛

azywa´c dowolnie wiele równa ´n

z takimi samymi lewymi stronami (macierzami), przy czym “kosztown ˛

a”

cz ˛e´s´c, a wi ˛ec sam ˛

a faktoryzacj ˛e, oblicza si ˛e tylko raz.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

25 / 32

background image

Zło˙zono´s´c obliczeniowa

Jest to wa˙zny aspekt optymalizacji algorytmów rozwi ˛

azuj ˛

acych takie

układy.

Je˙zeli dodamy tylko jedn ˛

a kolumn ˛e (np. kolumn ˛e z wynikami), to ilo´s´c

oblicze ´n potrzebnych na wyliczenie potrzebnych nam wyników spada
do n

2

.

Wniosek

Przewaga rozkładu LU nad eliminacj ˛

a wg Gaussa polega na tym, i˙z

przy pomocy rozkładu LU mozna rozwi ˛

azywa´c dowolnie wiele równa ´n

z takimi samymi lewymi stronami (macierzami), przy czym “kosztown ˛

a”

cz ˛e´s´c, a wi ˛ec sam ˛

a faktoryzacj ˛e, oblicza si ˛e tylko raz.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

25 / 32

background image

Wyliczanie wyznacznika macierzy A

Aby obliczy´c wyznacznik macierzy A posłu˙zymy si ˛e twierdzeniem
Cauchy’ego o wyznacznikach:

Twierdzenie Cauchy’ego

det(AB) = det A · det B

gdzie det A oznacza wyznacznik macierzy A.

St ˛

ad, aby obliczy´c wyznacznik macierzy A, wystarczy policzy´c

wyznaczniki macierzy L oraz U.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

26 / 32

background image

Wyliczanie wyznacznika macierzy A

Aby obliczy´c wyznacznik macierzy A posłu˙zymy si ˛e twierdzeniem
Cauchy’ego o wyznacznikach:

Twierdzenie Cauchy’ego

det(AB) = det A · det B

gdzie det A oznacza wyznacznik macierzy A.

St ˛

ad, aby obliczy´c wyznacznik macierzy A, wystarczy policzy´c

wyznaczniki macierzy L oraz U.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

26 / 32

background image

Wyliczanie wyznacznika macierzy A

Aby obliczy´c wyznacznik macierzy A posłu˙zymy si ˛e twierdzeniem
Cauchy’ego o wyznacznikach:

Twierdzenie Cauchy’ego

det(AB) = det A · det B

gdzie det A oznacza wyznacznik macierzy A.

St ˛

ad, aby obliczy´c wyznacznik macierzy A, wystarczy policzy´c

wyznaczniki macierzy L oraz U.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

26 / 32

background image

Wyliczanie wyznacznika macierzy A

Wyznacznik macierzy L

Jak wiemy, macierz L wygl ˛

ada nast ˛epuj ˛

aco:

L =

1

0

0

l

21

1

0

l

31

l

32

1

Obliczmy jej wyznacznik (wg reguły Sarrusa):

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

27 / 32

background image

Wyliczanie wyznacznika macierzy A

Wyznacznik macierzy L

Jak wiemy, macierz L wygl ˛

ada nast ˛epuj ˛

aco:

L =

1

0

0

l

21

1

0

l

31

l

32

1

Obliczmy jej wyznacznik (wg reguły Sarrusa):

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

27 / 32

background image

Wyliczanie wyznacznika macierzy A

Wyznacznik macierzy L

Jak wiemy, macierz L wygl ˛

ada nast ˛epuj ˛

aco:

L =

1

0

0

l

21

1

0

l

31

l

32

1

Obliczmy jej wyznacznik (wg reguły Sarrusa):

det L = 1 · 1 · 1 + l

21

· l

32

· 0 + l

31

· 0 · 0 − 0 · 1 · l

31

− 0 · l

32

· 1 − 1 · 0 · l

21

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

27 / 32

background image

Wyliczanie wyznacznika macierzy A

Wyznacznik macierzy L

Jak wiemy, macierz L wygl ˛

ada nast ˛epuj ˛

aco:

L =

1

0

0

l

21

1

0

l

31

l

32

1

Obliczmy jej wyznacznik (wg reguły Sarrusa):

det L = 1 · 1 · 1 + l

21

· l

32

· 0 + l

31

· 0 · 0 − 0 · 1 · l

31

− 0 · l

32

· 1 − 1 · 0 · l

21

|

{z

}

0

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

27 / 32

background image

Wyliczanie wyznacznika macierzy A

Wyznacznik macierzy L

Jak wiemy, macierz L wygl ˛

ada nast ˛epuj ˛

aco:

L =

1

0

0

l

21

1

0

l

31

l

32

1

Obliczmy jej wyznacznik (wg reguły Sarrusa):

det L = 1 · 1 · 1 + l

21

· l

32

· 0 + l

31

· 0 · 0 − 0 · 1 · l

31

− 0 · l

32

· 1 − 1 · 0 · l

21

|

{z

}

0

Czyli po prostu 1.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

27 / 32

background image

Wyliczanie wyznacznika macierzy A

Wyznacznik macierzy U

Natomiast macierz U wygl ˛

ada nast ˛epuj ˛

aco:

U =

u

11

u

12

u

13

0

u

22

u

23

0

0

u

33

Obliczmy jej wyznacznik (wg reguły Sarrusa):

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

28 / 32

background image

Wyliczanie wyznacznika macierzy A

Wyznacznik macierzy U

Natomiast macierz U wygl ˛

ada nast ˛epuj ˛

aco:

U =

u

11

u

12

u

13

0

u

22

u

23

0

0

u

33

Obliczmy jej wyznacznik (wg reguły Sarrusa):

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

28 / 32

background image

Wyliczanie wyznacznika macierzy A

Wyznacznik macierzy U

Natomiast macierz U wygl ˛

ada nast ˛epuj ˛

aco:

U =

u

11

u

12

u

13

0

u

22

u

23

0

0

u

33

Obliczmy jej wyznacznik (wg reguły Sarrusa):

det U = u

11

·u

22

·u

33

+

0·0·u

13

+

0·u

12

·u

23

−u

13

·u

22

·0−u

12

·0·u

33

−u

11

·u

23

·0

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

28 / 32

background image

Wyliczanie wyznacznika macierzy A

Wyznacznik macierzy U

Natomiast macierz U wygl ˛

ada nast ˛epuj ˛

aco:

U =

u

11

u

12

u

13

0

u

22

u

23

0

0

u

33

Obliczmy jej wyznacznik (wg reguły Sarrusa):
Ponownie te elementy s ˛

a równe zero:

0 · 0 · u

13

+

0 · u

12

· u

23

− u

13

· u

22

· 0 − u

12

· 0 · u

33

− u

11

· u

23

· 0

|

{z

}

0

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

28 / 32

background image

Wyliczanie wyznacznika macierzy A

Wyznacznik macierzy U

Natomiast macierz U wygl ˛

ada nast ˛epuj ˛

aco:

U =

u

11

u

12

u

13

0

u

22

u

23

0

0

u

33

Obliczmy jej wyznacznik (wg reguły Sarrusa):
Ponownie te elementy s ˛

a równe zero:

0 · 0 · u

13

+

0 · u

12

· u

23

− u

13

· u

22

· 0 − u

12

· 0 · u

33

− u

11

· u

23

· 0

|

{z

}

0

Zostaje nam

det U = u

11

· u

22

· u

33

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

28 / 32

background image

Wnioski

det A = det U = u

11

· u

22

· u

33

Twierdzenie

Aby obliczy´c wyznacznik macierzy A wystarczy tylko wymno˙zy´c
elementy z głównej przek ˛

atnej macierzy U.

Dzi ˛eki dekompozycji LU ponownie zaoszcz ˛edzili´smy sporo czasu.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

29 / 32

background image

Wnioski

det A = det U = u

11

· u

22

· u

33

Twierdzenie

Aby obliczy´c wyznacznik macierzy A wystarczy tylko wymno˙zy´c
elementy z głównej przek ˛

atnej macierzy U.

Dzi ˛eki dekompozycji LU ponownie zaoszcz ˛edzili´smy sporo czasu.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

29 / 32

background image

Wnioski

det A = det U = u

11

· u

22

· u

33

Twierdzenie

Aby obliczy´c wyznacznik macierzy A wystarczy tylko wymno˙zy´c
elementy z głównej przek ˛

atnej macierzy U.

Dzi ˛eki dekompozycji LU ponownie zaoszcz ˛edzili´smy sporo czasu.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

29 / 32

background image

Przykład

Szybkie wyliczanie wyznacznika macierzy A

Skorzystamy z macierzy A, dla której przeprowadzali´smy
dekompozycj ˛e wczesniej na tym wykładzie:

2

4

−2

4

9

−3

−2 −3

7

=

1

0 0

2

1 0

−1 1 1

2 4 −2
0 1

1

0 0

4

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

30 / 32

background image

Przykład

Szybkie wyliczanie wyznacznika macierzy A

A =

2

4

−2

4

9

−3

−2 −3

7

Obliczamy wyznacznik tradycyjnie (reguła Sarrusa)

det A =
=

2·9·7+4·(−3)·(−2)+(−2)·4·(−3)−(−2)·9·(−2)−(−3)·(−3)·2−7·4·4

=

126 + 24 + 24 − 36 − 18 − 112

=

8

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

31 / 32

background image

Przykład

Szybkie wyliczanie wyznacznika macierzy A

A =

2

4

−2

4

9

−3

−2 −3

7

Obliczamy wyznacznik tradycyjnie (reguła Sarrusa)

det A =

=

2·9·7+4·(−3)·(−2)+(−2)·4·(−3)−(−2)·9·(−2)−(−3)·(−3)·2−7·4·4

=

126 + 24 + 24 − 36 − 18 − 112

=

8

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

31 / 32

background image

Przykład

Szybkie wyliczanie wyznacznika macierzy A

A =

2

4

−2

4

9

−3

−2 −3

7

Obliczamy wyznacznik tradycyjnie (reguła Sarrusa)

det A =
=

2·9·7+4·(−3)·(−2)+(−2)·4·(−3)−(−2)·9·(−2)−(−3)·(−3)·2−7·4·4

=

126 + 24 + 24 − 36 − 18 − 112

=

8

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

31 / 32

background image

Przykład

Szybkie wyliczanie wyznacznika macierzy A

A =

2

4

−2

4

9

−3

−2 −3

7

Obliczamy wyznacznik tradycyjnie (reguła Sarrusa)

det A =
=

2·9·7+4·(−3)·(−2)+(−2)·4·(−3)−(−2)·9·(−2)−(−3)·(−3)·2−7·4·4

=

126 + 24 + 24 − 36 − 18 − 112

=

8

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

31 / 32

background image

Przykład

Szybkie wyliczanie wyznacznika macierzy A

A =

2

4

−2

4

9

−3

−2 −3

7

Obliczamy wyznacznik tradycyjnie (reguła Sarrusa)

det A =
=

2·9·7+4·(−3)·(−2)+(−2)·4·(−3)−(−2)·9·(−2)−(−3)·(−3)·2−7·4·4

=

126 + 24 + 24 − 36 − 18 − 112

=

8

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

31 / 32

background image

Przykład

Szybkie wyliczanie wyznacznika macierzy A

A teraz korzystaj ˛

ac z dekompozycji LU wiemy, ˙ze

det A = det U = u

11

· u

22

· u

33

U =

2 4 −2
0 1

1

0 0

4

det U = 2 · 1 · 4 = 8

Oczywi´scie, oba wyniki musz ˛

a si ˛e zgadza´c.

Dzi ˛eki dekompozycji LU obliczenia s ˛

a o wiele prostsze. Równie˙z ilo´s´c

czasu potrzebnego na wyliczenie wyznacznika spada znacz ˛

aco.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

32 / 32

background image

Przykład

Szybkie wyliczanie wyznacznika macierzy A

A teraz korzystaj ˛

ac z dekompozycji LU wiemy, ˙ze

det A = det U = u

11

· u

22

· u

33

U =

2 4 −2
0 1

1

0 0

4

det U = 2 · 1 · 4 = 8

Oczywi´scie, oba wyniki musz ˛

a si ˛e zgadza´c.

Dzi ˛eki dekompozycji LU obliczenia s ˛

a o wiele prostsze. Równie˙z ilo´s´c

czasu potrzebnego na wyliczenie wyznacznika spada znacz ˛

aco.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

32 / 32

background image

Przykład

Szybkie wyliczanie wyznacznika macierzy A

A teraz korzystaj ˛

ac z dekompozycji LU wiemy, ˙ze

det A = det U = u

11

· u

22

· u

33

U =

2 4 −2
0 1

1

0 0

4

det U = 2 · 1 · 4 = 8

Oczywi´scie, oba wyniki musz ˛

a si ˛e zgadza´c.

Dzi ˛eki dekompozycji LU obliczenia s ˛

a o wiele prostsze. Równie˙z ilo´s´c

czasu potrzebnego na wyliczenie wyznacznika spada znacz ˛

aco.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

32 / 32

background image

Przykład

Szybkie wyliczanie wyznacznika macierzy A

A teraz korzystaj ˛

ac z dekompozycji LU wiemy, ˙ze

det A = det U = u

11

· u

22

· u

33

U =

2 4 −2
0 1

1

0 0

4

det U = 2 · 1 · 4 = 8

Oczywi´scie, oba wyniki musz ˛

a si ˛e zgadza´c.

Dzi ˛eki dekompozycji LU obliczenia s ˛

a o wiele prostsze. Równie˙z ilo´s´c

czasu potrzebnego na wyliczenie wyznacznika spada znacz ˛

aco.

R. Jaroszewski, K. Wolny

Dekompozycja LU

11.12.2012

32 / 32


Document Outline


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
lokalizacja Prez 04
Prez 04 09 45
04 4 Skierowanie na naukę w?lu podnoszenia kwalifikacji w formach pozaszkolnych
lu struktura ludnosci 04 tablica4
LU IV VI Chmielewska Joanna Janeczka i Pawełek 04 Dwie trzecie sukcesu
Wykład 04
04 22 PAROTITE EPIDEMICA
04 Zabezpieczenia silnikówid 5252 ppt
Prez etyka materiały1
Wyklad 04
Prez etyka materialy7
Wyklad 04 2014 2015
04 WdK
prez sek
04) Kod genetyczny i białka (wykład 4)
2009 04 08 POZ 06id 26791 ppt
2Ca 29 04 2015 WYCENA GARAŻU W KOSZTOWEJ

więcej podobnych podstron