КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Метод простої ітерації
Методика розкладання матриці на добуток двох трикутних матриць. Квадратну матрицю можна розкласти на дві трикутні (квадратні, в яких елементи, що розташовані вище (нижче) головної діагоналі, дорівнюють нулю) і це розкладення буде єдиним, якщо діагональним елементам однієї з трикутних матриць заздалегідь дати не рівні нулю значення (наприклад, такі, що дорівнюють одиницям). Нехай , де Т 1 і Т 2 – трикутні матриці в одній з яких діагональними елементами є одиниці. Інші елементи матриць Т 1 і Т 2 знаходять наступним чином: а) перемножують матриці Т 1 і Т 2 (їх елементи – літерні позначення); б) прирівнюють відповідні елементи матриці-добутку Т 1 Т 2 елементам матриці А – одержують рівняння: одночленні, двочленні і т. д.; в) розв'язують одержані рівняння – спочатку одночленні, далі двочленні і т.д.
3.2.2 Ітераційні методи розв'язування СЛАР
Розглядаються три ітераційних метода: метод простої ітерації (послі- довних наближень), метод Зейделя і метод найшвидшого спуску.
В загальному випадку задана СЛАР (3.2), яка записана в розгорнутому матричному вигляді (3.5). Якщо припустити, що діагональні елементи матриці А (і = 1, 2, …, n), то можна перевести систему до канонічного виду і потім виразити х 1 через перше рівняння системи, х 2 – через друге рівняння і т. д. У результаті одержимо систему, яка еквівалентна системі (3.2): (3.9)
Позначимо , де і, j = 1, 2, …, n. Тоді система (3.9) запишеться так:
(3.10)
Систему (3.10) називають приведеною до нормального виду. Ця система в матричній формі запису:
або (3.11)
Після нормалізації системи перевіряється умова збіжності ітераційного процесу. Ознакою збіжності є умова того, що будь-яка з норм матриці менша від одиниці, тобто
де q – норма матриці , яка може бути визначена за однією із формул:
, .
Алгоритм методу простої ітерації наступний: - за нульове наближення приймається стовпець вільних членів:
– нульове наближення,
далі будуються матриці-стовпці наступних наближень:
– перше наближення; – друге наближення і т.д. Взагалі, будь-яке (k +1)-е наближення обчислюють за формулою
(k = 0, 1, …, n). (3.12)
Ітераційний процес продовжується доти, поки не буде виконано умову
де – задана абсолютна похибка. В методі ітерацій заміна значень всіх змінних проводиться одночасно (одночасне зміщення).
Приклад 1. Розрахувати струми в гілках електричного кола (рис. 3.1) методом простої ітерації. У матричному виді система (1.1) запишеться наступним чином (за даними параметрів схеми рис. 1.1):
або (3.13)
Перед приведенням системи до нормального виду необхідно за допомогою еквівалентних перетворювань зробити систему (3.13) придатну ітераційному процесу. Для цього слід за допомогою перестановки і алгебраїчних дій з рівняннями системи добитися, щоб елементи головної діагоналі матриці мали максимальне за модулем значення. Тобто: - друге рівняння запишеться замість першого; - з першого рівняння, домноженого на 10 віднімається третє рівняння і результат записується замість другого рівняння; - третє рівняння залишається без змін. В результаті система (1.13) набуває виду:
(3.14)
Для переводу до нормального виду кожне рівняння системи треба розділити на відповідні елементи, що розташовані на головної діагоналі. Для СЛАР (3.14), що еквівалентна системі (3.1), нормальний вид наступний:
(3.15)
Для застосування методу простої ітерації матрична система переписується у формі (3.11), тобто:
.(3.16)
З (3.16) слідує, що і , тобто умова збіжності ітераційного процесу (норма матриці менша від одиниці) виконується як по рядках, так і по стовпцях.
Нульове наближення, що дорівнює з (1.12): .
Задається абсолютна похибка розрахунку
Перше наближення згідно ітераційній формулі методу (3.12):
Знаходиться друге наближення:
Третє наближення:
Аналогічно знаходяться наступні наближення розв'язки задачі:
Перевірка умови закінчення ітераційного процесу після 14-го кроку:
За чотирнадцять кроків ітераційний процес закінчився з заданою точністю.
Струм в гілках схеми (рис. 1.1) становить:
Перевірка у вузлі „а” (рис. 1.1) за першим законом Кірхгофа виконується з точністю до (0,269 + 1,579) – 1,842 = 0,006 А.
Дата добавления: 2015-05-26; Просмотров: 1942; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |