资源说明:在数值分析领域,解决线性方程组是一个基础且重要的任务。当线性方程组规模庞大时,直接求解方法如高斯消元法变得效率低下,因此迭代法成为首选。本文将深入探讨两种常用的迭代法:Jacobi迭代法和Gauss-Seidel迭代法,并结合MATLAB编程进行详细讲解。
线性方程组的一般形式为 Ax = b,其中A是系数矩阵,x是未知数向量,b是常数向量。迭代法的基本思想是通过构造一个序列{x_k},使得{x_k}逐步逼近线性方程组的解。
Jacobi迭代法基于以下迭代公式:
x^(k+1) = D^(-1)(b - (L+U)x^k)
这里,D、L、U分别是A的对角部分、下三角部分和上三角部分,x^k是第k次迭代的近似解。Jacobi迭代法的特点是每次迭代只使用当前迭代值,不涉及前一次的值。这种方法简单,但收敛速度可能较慢,尤其是在矩阵A的条件数较大或对角占优不明显时。
相比之下,Gauss-Seidel迭代法在每个元素更新时都使用了最新的估计值,其迭代公式如下:
x_i^(k+1) = (D^-1)(b_i - Σ(L_ij*x_j^k) - U_ij*x_i^k), i=1,2,...,n
这里的Σ仅对j
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