【数值计算方法(黄明游)】迭代法的一般形式与收敛性定理

2024-07-30 10:47:08 浏览数 (2)

一、向量、矩阵范数与谱半径

【数值计算方法(黄明游)】解线性代数方程组的迭代法(一):向量、矩阵范数与谱半径【理论到程序】

1. 向量范数
l_1

范数(曼哈顿范数)

||x||_1 = sum_{i=1}^{n} |x_i|
l_2

范数(欧几里得范数)

||x||_2 = sqrt{sum_{i=1}^{n} x_i^2}
l_infty

范数(无穷范数)

||x||_infty = max_{1 leq i leq n} |x_i|
2. 矩阵范数
  • 弗罗贝尼乌斯范数(矩阵中每项数的平方和的开方值)
||A||_F = sqrt{sum_{i=1}^{n} sum_{j=1}^{n} |a_{ij}|^2}
  • 算子范数
    • 行和范数:当
    p = infty

    时,算子范数被定义为矩阵中各行元素按绝对值求和所得的最大和数,即,

    ||A||_infty = max_{1 leq i leq n} sum_{j=1}^n |a_{ij}|
    • 列和范数:当
    p = 1

    时,算子范数被定义为 矩阵列的绝对值之和的最大值。即,

    ||A||_1 = max_{1 leq j leq n} sum_{i=1}^n |a_{ij}|
    p = 2

    时,算子范数即

    A

    的谱半径,谱半径是矩阵的特征值的按模最大值

    ||A||_2 = sqrt{lambda_{text{max}}(A^TA)} = p(A) = max |lambda|
3. 谱半径

  谱半径是矩阵的特征值按模最大的那个值,对于一个

n times n

的矩阵

A

,其谱半径

p(A)

定义为:

p(A) = max {|lambda| | lambda text{ 是 } A text{ 的特征值}}

二、迭代法的一般形式与收敛性定理

待完善……

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