《數值分析》上機實習報告

2021-09-27 20:34:17 字數 2193 閱讀 8879

數值分析程式設計作業

一.housholder變換.求方程的解

二.求特徵值

一,程式要求:

(1)用household變換,把a化為三對角陣b(並列印b).

(2)用超鬆弛法求解bx=b(取鬆弛因子ω=1.4,x(0)=0,迭代9次)

(3)用列主元消去法求解bx=b。

(4) 用對分法求b(即a)的小於23且最接近23的特徵值的近似值(誤差小於0.1)

(5) 用反冪法求b的該特徵值的更精確近似值及相應的特徵向量.

二,解題演算法

1:household 法

(1) 令a0=a, aij(1)=aij,已知ar-1 即ar-1=(aij(r))

(2) sr=( (air(r ))2)1/2

(3) αr=sr2+|a(r)r+1,r|sr

ur=[0,0,a(r)r+1,r+sign(a(r)r+1,r)sr,a(r)r+2,r,…,anr(r)]t

(4) yr=ar-1ur/αr

(5) kr= urtyr/2αr

(6) qr=yr-krur

(7) ar=ar-1-(qrurt+urqrt) r=(1,2,……n-2)

2:超鬆弛法

其基本思想是迭代,即在高斯方法已求出x(m),x(m-1)的基礎上,組合新的序列,從而加快收斂速度。其算式是:

xi(m)=(1-ω)xi(m-1)+ω( bijxi(m)+ xj(m-1)+gi)

其中ω是超鬆弛因子,當ω>1時,可以加快收斂速度。

3:高斯消去法:

對矩陣作恰當的調整,選取絕對值盡量大的元素作為主元素。然後把矩陣化

為上三角陣,再進行回代,求出方程的解。

對分法和反冪法求解特徵值及特徵向量

4. 對分法:對於對稱的三對角方陣,其特徵值必落在[-‖b‖, ‖b‖]中,其中‖b‖是其任意範數.

通過同號數的計算,可知在[0, ‖b‖]中特徵根的個數,在不斷對分,就可得特徵根所在的區間,如在[lk,uk]中有一根λk,且[lk,uk]很小,就可取lk+uk/2作為λk的近似值.

5. 反冪法:基於乘冪法中求a-1不太容易,因此不直接用a-1xk=xk+1,而使用axk+1=xk.

用求解線性方程組求出xk+1,再標準化,就可得到絕對值最小的特徵值與相應的特徵向量,這就是反代法(也稱反冪法).

三,程式清單

#include "math.h"

#include "io.h"

#include "stdio.h"

#include "string.h"

#define n 9

float sign(float x);

void guss(float a[n][n]);

float fanmi(float a[n][n]);

float sor(float a[n][n],float b[n]);

float duifen();

void housholder();

int f(float x);

float e[n],o[n];

float approx;

float b[n]=;

float a[n][n]=

; void housholder()

for(k=0;k for(k=0;kfor(l=0;l for(k=0;kfor(k=0;k for(k=0;kfor(l=0;l sr1=0;kr=0;ar=0.0;

}system("cls");

for(k=0;k

for(i=0;i for(i=0;i}

float sor(float a[n][n],float b[n]) /*超鬆馳法求解的子函式*/

g=(h+b[i-1])*w;

x[i-1]=(1-w)*x[i-1]+g;

h=0.0;g=0.0;

}}printf("超鬆馳法結果::\n");

printf("\n");

for(i=0;i printf("%f,",x[i]); /*輸出超鬆馳法求解的特徵向量*/

return 0;

} float sign(float x子函式符號函式*/

void guss(float a[n][n]) /*高斯法求解的子函式*/

,x[n],h=0;

float b[n]=;

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