Квадрат түбірлер әдісі
Квадрат түбірлер әдісі эрмитова немесе симметриялы коэффициенттер матрицасы бар сызықтық жүйелерді шешу үшін әзірленген:
мұндағы [ ]
Симметриялы матрицаны бір-бірімен транспонирленген екі үшбұрышты матрицалардың көбейтінділері түрінде ұсынуға болады:
( )
√
( )
∑
( )
( )
Жүйеге қойғаннан кейін, соңғысы үшбұрышты матрицалы екі жүйеге бөлінеді:
{
жүйесін ашып жазамыз:
{
Осыдан ары қарай табамыз:
жүйесін ашып жазамыз да шешеміз:
}
Шешуі мына түрде болады:
Тура жүріспен формулалардың көмегімен t[i,j] мен y[i]шешіледі, кері жүріспен формуламен x[i] табылады.
Мысал 4.2. Квадрат түбірлер әдісімен теңдеулер жүйесін шешу.
Есептеулердің нәтижелерін бір кестеге жазамыз (4.3-кестені қараңыз).
I
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
293,831
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-45,187
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
492,145
|
II
|
|
|
|
|
|
9,24573
|
0,086158
|
0,845124
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
III
|
|
|
|
|
|
|
|
0,96718
|
|
|
Шешуі. Тура жүріс.
Бірінші бөлімге (4.3-кестені қараңыз) жүйенің коэффициенттерін жазамыз.
Әр жолдағы коэффициенттерді қосамыз және нәтижелерін
элементтері ретінде соңғы бағанға жазамыз.
-ді табамыз. Ол үшін жалпы (4.6) формуланың көмегімен n=3 болғанда –ді есептеуге арналған формуланы жазамыз:
√ √ ( )
( )( )
√ √ ( ) ( )
Нәтижелерді ІІ-бөлімге сол жақ бөлікте көрсетілген сызбаға сәйкес (4.3- кестені қараңыз) жазамыз.
элементтерді (4.6) формулаларына ұқсайтын формулалармен есептейміз:
( ) ( )
Кері жүріс.
( ) табамыз. (4.7) формулалары бойынша тізбектеп аламыз:
( )
( ) ( ) ( )
мәндерін ІІ-бөлімге жазамыз.
6) ( ) табамыз.
( ) ( )
( )
Нәтижесін ІІІ-бөлімге жазамыз.
Пайымдау ыңғайлы болу үшін сызықты теңдеулер жүйесін матрица түрінде жазамыз
мұндағы [ ] n ретті квадратты матрица және
[ ] [ ]
— векторлар-бағандар. А матрицасын төменгі үшбұрышты матрица
[ ] мен бірлік диагональді жоғарғы үшбұрышты матрицаның [ ]
көбейтіндісі ретінде қарастырамыз, яғни
(4.9)
мұндағы
[
] [
]
Сонда элементтері мына формулалар бойынша анықталады:
( ∑ ) ( ) ( )
{
Осыдан ізделініп отырған векторын теңдеулер тізбегінен есептеп алуға болады:
( )
В мен С матрицалары үшбұрышты болғандықтан (4.12) жүйесі оңай шешіледі, дәлірек айтқанда
{ ∑ ( ) ( )
(4.14) формулаларынан сандарын коэффициенттерімен бірге есептеу тиімді екендігі көрінеді. Бұл әдіс Халецкий сызбасы деп аталады. Сызбада қосындылардың мәнінің көмегімен қарапайым бақылау жүргізіледі.
Мысал 4.3. Халецкий әдісімен теңдеулер жүйесін шешу.
{
Есептеулер нәтижесін бір кестеге (4.4-кестені қараңыз) жазамыз. Халецкий сызбасы, «жинақталу» операциясын (4.10) және (4.11) кезеңдік нәтижені жазбай-ақ жүргізуге болатындықтан, батырмалы есептеуіш машиналарда жұмыс істеуге ыңғайлы.
кесте
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∑
|
I
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
293,81
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-445,18
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
492,14
|
II
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
III
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Шешуі. Кестені толтыру тәртібі.
4.4-кестесінің бірінші бөліміне жүйенің коэффициенттер матрицасын, оның бос мүшелерін, бақылау сомаларын жазамыз.
І-бөлімдегі бағанының элементтерін, ( )
болғандықтан, ІІ-бөлімнің бағанына ауыстырамыз.
элементіне І-бөлімнің бірінші жолының элементтерін есептейміз, біздің жағдайда ол ке тең.
Аламыз:
II-бөлімнің бағанын екінші жолдан бастап толтырамыз. (4.10) формулаларын пайдалана отырып, ні табамыз:
ІІ-бөлімнің екінші жолын толтырамыз, j=3,4,5 үшін (4.11) формулалары арқылы –ні табамыз:
(
) (( ) )
(
) (( ) )
(
) (( ) )
бағанын толтырамыз және ІІ-бөлімнің үшінші жолын толтырамыз:
( )
(
) (
( ))
(
) (
( ))
мен (i=1,2,3) формула бойынша (4.13) пен (4.14) формулалары арқылы анықтаймыз және ІІІ-бөлімге жазамыз:
(
) (( ) )
(
) (
( ))
( ) ( )
( )
Достарыңызбен бөлісу: |