Главная » Просмотр файлов » Н.И. Ионкин - Электронные лекции (2008)

Н.И. Ионкин - Электронные лекции (2008) (1135232), страница 5

Файл №1135232 Н.И. Ионкин - Электронные лекции (2008) (Н.И. Ионкин - Электронные лекции (2008)) 5 страницаН.И. Ионкин - Электронные лекции (2008) (1135232) страница 52019-05-12СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

. . .×Ïðåîáðàçîâàíèå Õàóñõîëäåðà âåêòîðàH =E−2VV TkVk2V(1.54)1.10. Ïðèâåäåíèå ìàòðèöû ê âåðõíåé ïî÷òè òðåóãîëüíîé ôîðìåÇàìå÷àíèå:v1 v2V= . ..vmVV T35 , V T = (v1 , v2 , . . . vm )v12 v2 v1= ...vm v1v1 v2v22...vm v2. . . v 1 vn. . . v 2 vn ... ... 2. .

. vmÑâîéñòâà H:1.H = HT ,òàê êàêVV T ñèììåòðè÷íà.2. H îðòîãîíàëüíà, òî åñòüH −1 = H TÄîêàçàòåëüñòâî.H T H = H 2 = (E − 2òàê êàêVV TVV TVV T VV TVV T)(E−2)=E+4−4= E,kVk2kVk2kVk4kVk2V T V = kVk2Óòâåðæäåíèå 4. Ïóñòü çàäàí ïðîèçâîëüíûé âåêòîð x = (x1 , . . . , xn )T .Òîãäà ìîæíî âûáðàòü âåêòîð V = (v1 , v2 , . . .

vm )T òàêèì îáðàçîì, ÷òîïîñòðîåííîå ïî íåìó ïðåîáðàçîâàíèå H ïîäàâëÿåò âñå êîîðäèíàòû âåêòîðàêðîìå ïåðâîãî.−σ 0Hx =  . , σ = kxk ..0Äîêàçàòåëüñòâî.Hx = x −V = x + σz, z = (1, 0, . . . , 0)TÂûáåðåì âåêòîðÒîãäà2(x + σz)(x + σz)T(x + σz)Tx = x − (x + σz)=T(x + σz) (x + σz)(x + σz)T (x + σz)Òàê êàê(x + σz)T x = kxk2 + σx1(x + σz)T (x + σz) = kxk2 + σx1 + σx1 + σ 2kxk = σ ïî óñëîâèþÏîýòîìó2kxk2 − 2σx1= σz2kxk2 − 2σx1−σ 0Hx =  . ..0= x − (x + σz)Ãëàâà 1. ×èñëåííûå ìåòîäû ëèíåéíîé àëãåáðû36Äëÿ ñâåäåíèÿ ìàòðèöû A ê ÂÏÒÔ ïðåäñòàâèì åå â áëî÷íîì âèäå:|a11ym−1 , xm−1 = (a21 , a31 , . . . , am1 )T , ym−1 = (a12 , a13 , . . .

, a1m )A=| Am−1xm−1Èç óòâåðæäåíèÿ ñëåäóåò, ÷òî ñóùåñòâóåò ìàòðèöàHm−1 :Hm−1 xm−1 = (−kxm−1 k, 0, . . . , 0)THm−1 ïîñòðîèì áëî÷íóþ ìàòðèöó:1 |a12 , a12 = (0, . . . , 0), a21 = (0, . . . , 0)TU1 = a21 | Hm−1Ïî ìàòðèöåÑâîéñòâà ìàòðèöû1.U1 = U1T2.U1U1 : ñèììåòðè÷íàÿ.- îðòîãîíàëüíàÿ.Äîêàçàòåëüñòâî.1|0U12 = U1 U1T = êàêH| Hm−1|0U−1 A = U1 A = 2Hm−1a11|| Hm−11= E} =0ym−1× × ... × × ...=  0 × ... .... ..0 × ...| Hm−1×× × . .

.×1001|0|2Hm−1= E = U1 U1−1|a11ym−1=00=0 îðòîãîíàëüíàÿ, òî1|10= {òàêxm−1| Am−1C1 = U −1 AU1 =a11|ym−11 |0Hm−1 xm−1 | Hm−1 Am−10 | Hm−1× × × ... × × × ...(1)= {Cij } =  0 ∗ × . . . .. .... . ..0 ∗ × ...=Hm−1 xm−1a11|| Hm−1 Am−1ym−1 Hm−1==Hm−1 ym−1×××...×| Hm−1 Am−1 Hm−11.10. Ïðèâåäåíèå ìàòðèöû ê âåðõíåé ïî÷òè òðåóãîëüíîé ôîðìå(1)(1)1xm−2 = (C32 , C42, .

. . , Cm2 )TÏî âåêòîðóïîìå÷åí êàê37∗xm−2 ìû ìîæåì ïîñòðîèòü ïðåîáðàçîâàíèå Õàóñõîëäåðà Hm−1 :Hm−2 xm−2 = (−σ2 , 0, . . . , 0)TE2|0 , U2 = U2T = U2−1 , U22 = EU2 = 0| Hm−2−1C2 = U2 C1 U2 = × × × ...× × × ...0 × × ...0 0 × .........00...××××...× ...×C2 = U2−1 U1−1 AU1 U2Ñäåëàâ åùå(m − 2)àíàëîãè÷íûõ øàãà, ïîëó÷èì:−1−1C = Um−2Um−3. .

. U2−1 U1−1 AU1 U2 . . . Um−2 =× × × ... × × × × ... × . .....  ÂÏÒÔ= 0 × × . . .. .....  .. ....0 0 ... × ×U = U1 U2 . . . Um−2 ⇒Îáîçíà÷èì−1−1TTU −1 = Um−2Um−3. . . U2−1 U1−1 = Um−2Um−3. . . U2T U1T == (U1 U2 . . . Um−2 )T = U T ⇒ U −1 îðòîãîíàëüíàÒàêèì îáðàçîì:C = U −1 AUÓòâåðæäåíèå 5. Ïðåîáðàçîâàíèå ïîäîáèÿ ñîõðàíÿþò ñïåêòð ìàòðèöûÄîêàçàòåëüñòâî.x 6= 0 : Ax = λx ⇒ U −1 Ax = λU −1 xx = U y ⇒ y = U −1 x, y 6= 0Îáîçíà÷èìU −1 AU y = λy, Cy = λy, y 6= 0 ⇒ ñïåêòðÇàìå÷àíèå:ÅñëèC = CTñîõðàíÿíòñÿè îíà ÂÏÒÌ, òî îíà òðåõäèàãîíàëüíàÿ.Ãëàâà 1.

×èñëåííûå ìåòîäû ëèíåéíîé àëãåáðû381.11Ïîíÿòèå QR àëãîðèòìîâ ðåøåíèÿ ïðîáëåìû ñîáñòâåííûõ çíà÷åíèéA(m × m)Ëþáóþ ìàòðèöó A ìîæíî ïðåäñòàâèòü â âèäåA = QR,ãäåQ−1 = QT R-âåðõíåòðåóãîëüíàÿ.Ðàññìîòðèì âåêòîðxm = (a11 , . . . , am1 )T .Äëÿ íåãî íàéäåòñÿ ìàòðèöàH1 :H1 xm = (kxm k0, . .

. , 0)TÏîñëå ïåðâîãî øàãà ìû ïîëó÷èì ìàòðèöó:× 0 .. .0Âåêòîðxm−1ïîìå÷åí∗.×∗× ...× .........∗× ...Äëÿ âåêòîðàxm−1×× . . .×ìû ìîæåì âûáðàòü ìàòðèöóH:Hxm−1 = (kxm−1 k0, . . . , 0)1 0H2 =0 HÒîãäà, ïîäåéñòâîâàâ íà ìàòðèöó À ïðåîáðàçîâàíèåìH1 , ïîòîì H2 , ðîëó÷èììàòðèöó âèäà:Ïðîäåëàâ ýòè øàãè(m − 1)××0× × ...× × ...0 × .........00...× ...×××...×ðàç ïîëó÷èì:Hm−1 Hm−2 . . . H2 H1 = R|{z}QQ îðòîãîíàëüíà:−1TQ−1 = Hm−1. .

. H2−1 H1−1 = Hm−1. . . H2T H1T = QT1.11.11.A0A1...AkAkQR - àëãîðèòì= A. Ïðåäñòàâèì A0 = Q0 R0 , R0 ÂÒÔ, QT0 = Q−10−1= R0 Q0 ⇒ R0 = Q−10 A0 ⇒ A1 = Q0 A0 Q0= Qk Rk= Rk Qk = Q−1k Ak QkÑïåêòðû ó ìàòðèö Ak è Ak+1 îäèíàêîâûåλ1λ2lim An = ..n→∞ O.Xλm1.12. Ïðåäâàðèòåëüíîå ïðåîáðàçîâàíèå ìàòðèöû ê ÂÏÒÔ. Íåóõóäøåíèå ÂÒÏÔ ïðè QR-àëãîðèòìå 39Åñëè æå åñòü êîìïëåêñíûå ñîáñòâåííûå çíà÷åíèÿ, òî ìàòðèöà, ê êîòîðîé ñõîäèòñÿ ïðîöåññ èìååò âèä:×X×C=∗∗∗∗..O.Çàìå÷àíèå 1: Íà÷àëüíîå ïðèáëèæåíèå A0 íóæíî âûáèðàòüÇàìå÷àíèå 2: QR àëãîðèòì òðåáóåò3ÅñëèA - ïðîèçâîëüíàÿ O(m ) äåéñòâèé .2ÅñëèA ÂÏÒÌ O(m ) äåéñòâèé .ÅñëèA òðåõäèàãîíàëüíàÿ O(m) äåéñòâèé .1.12â âèäå ÂÏÒÌ.Ïðåäâàðèòåëüíîå ïðåîáðàçîâàíèå ìàòðèöû ê ÂÏÒÔ. Íåóõóäøåíèå ÂÒÏÔ ïðè QRàëãîðèòìåËåììà 1.

Ïóñòü çàäàíî ïðîèçâåäåíèå ìàòðèö C = BA, ãäå B âåðõíåòðåóãîëüíàÿ, A ÂÏÒÔ. Òîãäà C ÂÏÒÔ.Äîêàçàòåëüñòâî.cij =mXbiα aαj =i−1Xα=1α=1biα = 0,Ýòî îçíà÷àåò, ÷òîCbiα aαj +|{z}j+1Xbiα aαj +0α=iåñëèi > α, aαj = 0,j+1Xbiα aαj =biα aαj|{z} α=iα=j+2mX0åñëèα>j+1 ÂÏÒÔ.Ëåììà 2. Ïóñòü C = BA, ãäå A âåðõíåòðåóãîëüíàÿ, B ÂÏÒÔ.

ÒîãäàC ÂÏÒÔ.Äîêàçàòåëüñòâî àíàëîãè÷íîå.Ïðèìåíèòåëüíî ê QR-àëãîðèòìó, ýòî îçíà÷àåò ñëåäóþùåå:A0 = Q0 R0 , R0Åñëè ìû ïðèâåäåìA0ê ÂÏÒÔ, òî ÂÒÔQ0 ÂÏÒÔ èA1 = R0 Q0òàê-æå ÂÏÒÔ. Ïîëó÷àåì íà êàæäîé èòåðàöèè ÂÏÒÔ, åñëè ïåðâàÿ ìàòðèöàA0ïðèâåäåíà ê ÂÏÒÔ. Òàêèì îáðàçîì, íàì äîñòàòî÷íî îäèí ðàç ïðèâåñòè ìàòðèöóA0ê ÂÏÒÔ, à ïîñëå ýòîãî áóäåò ïîëó÷àòüñÿ òîëüêî ÂÏÒÔ, òî åñòüQR-àëãîðèòì íå ïîðòèò ÂÏÒÔ.  ñèëó òîãî, ÷òî QR-ðàçëîæåíèå ìàòðèöû,èìåþùåé ÂÏÒÔ, òðåáóåòO(m2 )äåéñòâèé, ïðèâåäÿA0ê ÂÏÒÔ, ïîëó÷àåìáîëåå áûñòðîå ðåøåíèå ïîëíîé ïðîáëåìû ñîáñòâåííûõ çíà÷åíèé.40Ãëàâà 1. ×èñëåííûå ìåòîäû ëèíåéíîé àëãåáðûÃëàâà 2Èíòåðïîëèðîâàíèå èïðèáëèæåíèå ôóíêöèé2.1Ïîñòàíîâêà çàäà÷è èíòåðïîëèðîâàíèÿx ∈ [a, b], a ≤ x0 < .

. . < xn ≤ b{xi }n0 − óçëûÇàäàíà ôóíêöèÿ, ó êîòîðîé èçâåñòíû çíà÷åíèÿ â óçëàõf (xi ) = fi i = 0, nÍàäî ïîñòðîèòü ôóíêöèþ, ñîâïàäàþùóþ ñ ýòîé ôóíêöèåé â óçëàõ è îáëàäàþùóþ íåêîòîðûìè ñâîéñòâàìè. Èíòåðïîëèðîâàíèå ïîëèíîìàìè ñàìûéðàçðàáàòûâàåìûé è ñàìûé ïðîñòîé ñïîñîá.Pn (x) = a0 + a1 x + . .

. + an xn(2.1)Çàäà÷à èíòåðïîëèðîâàíèå ïîëèíîìàìè çàêëþ÷àåòñÿ â íàõîæëåíèèPn (x) = fi , i = 1, mPn (x):(2.2)Ïîêàæåì ÷òî èíòåðïîëÿöèÿ ïîëèíîìîì (2.1) ñóùåñòâóåò, åäèíñòâåííàè óäîâëåòâîðÿåò óñëîâèþ (2.2) Ïîäñòàâèì âPn (x)óçëû. Ïîëó÷èì ñèñòåìóëèíåéíûõ àëãåáðàè÷åñêèõ óðàâíåíèé, îòíîñèòåëøüíî ïåðåìåííûõPn (x0 ) = a0 + a1 x0 + . .

. +Pn (x1 ) = a1 + a1 x1 + . . . +an xn0an xn1a0 , . . . , an= f0= f1...Pn (xn ) = an + a1 xn + . . . + an xnn = fnÎïðåäåëèòåëåì ïîëó÷åííîé ñèñòåìû ÿâëÿåòñÿ îïðåäåëèòåëü Âàíäåðìîíäà: 1 1|A| = 1x0x1...xnx20x21x2n. . . xn0. . . xn1.... . . xnnY=(xi − xj ) 6= 0, n≥i≥j≥0òàê êàêxi 6= xj , i 6= jÑëåäîâàòåëüíî, ñèñòåìà âñåãäà èìååò åäèíñòâåííîå ðåøåíèå ïðè ëþáûõïðàâûõ ÷àñòÿõ. Ñëåäîâàòåëüíî, êîýôôèöèåíòû èíòåðïîëÿöèîííîãî ïîëèíîìà îïðåäåëÿþòñÿ îäíîçíà÷íî. Òàêèì îáðàçîì, èíòåðïîëÿöèîííûé ïîëèíîìñóùåñòâóåò è åäèíñòâåíåí.41Ãëàâà 2. Èíòåðïîëèðîâàíèå è ïðèáëèæåíèå ôóíêöèé422.2Èíòåðïîëÿöèîííàÿ ôîðìóëà Ëàãðàíæà. Ïîãðåøíîñòü ôîðìóëû Ëàãðàíæà{xi }n0 − óçëûLn (xi ) = fi 0, nÎïðåäåëåíèå 13.

èñêîìûé ïîëèíîì n-é ñòåïåíè(2.3)Èíòåðïîëÿöèîííûì ïîëèíîìîì Ëàãðàíæà íàçûâàåòñÿïîëèíîì âèäà:Ln (x) =nXck (x)f (xk ), ck ïîëèíîì n-é ñòåïåíèk=0Ââåäåì ïîëèíîì(n + 1)ñòåïåíè:ω(x) = (x − x0 )(x − x1 ) . . . (x − xn ) =nY(x − xi )i=0Åãî ïðîèçâîäíàÿ â óçëàõ ìîæåò áûòü íàéäåíà èç:0ω 0 (x) = [ ] + (x − xk )[ ] ⇒⇒ ω 0 (xk ) = (xk − x0 )(xk − x1 ) . . . (xk − xk−1 )(xk − xk+1 ) . . . (xk − xn )Òîãäà, ïîëèíîì Ëàãðàíæà ìîæíî çàïèñàòü â âèäå:Ln (x) =nXk=0ω(x)f (xk )(x − xk )ω 0 (xk )Äîãîâîðèìñÿ, ÷òî ôóíêöèÿ âñåãäà îáëàäàåò òîé ãëàäêîñòüþ, êîòîðàÿíåîáõîäèìà íàì äëÿ ïðîâåäåíèÿ ðàññóæäåíèé.ψLn (x) = f (x) − Ln (x)ïðîãðåøíîñòüÎöåíêà íàψLn (x)ïîëó÷àåòñÿ ïðèìåíåíèåì òåîðåìû ÐîëëÿψLn (x) =Îáîçíà÷èì(n + 1)ðàç.f (n+1) (ξ)ω(x), ξ ∈ [a, b](n + 1)!Mn+1 = sup kf (n+1) (x)k[a,b]|ψLn (x)| ≤Çàìå÷àíèå:Åñëèf (x) Mn+1|ω(x)|(n + 1)!ïîëèíîì n-é ñòåïåíè, òî ïîãðåøíîñòü âñþäó 0, òàêêàê (n+1) ïðîèçâîäíàÿ îò n-é ñòåïåíè ðàâíà 0, ñëåäîâàòåëüíîψLn = 0Çàìå÷àíèå:Çà ñ÷åò âûáîðà óçëîâxnMn+1 = 0 ⇒ìîæíî ïîñòðîèòü ïîëèíîì, ó êîòî-ðîãî ïîãðåøíîñòü íå áóäåò ñòðåìèòüñÿ ê 0.

Èíòåðïîëèðîâàíèå ïîëèíîìîìïðèìåíÿþò ïðè íåáîëüøîì n.2.3. Ðàçäåë¼ííûå ðàçíîñòè2.343Ðàçäåë¼ííûå ðàçíîñòèÏóñòü íà îòðåçêå[a, b]çàäàíû íåêîòîðûå çíà÷åíèÿ:a ≤ x0 < x1 < x2 < . . . < xN ≤ b,Nãäå {xi }0 - óçëû,f (xi ) = fi , i = 0, N .Îïðåäåëåíèå 14.f (x),(2.4)Ðàçäåë¼ííîé ðàçíîñòüþ ïåðâîãî ïîðÿäêà äëÿ ôóíêöèèïîñòðîåííîé ïî óçëàìf (xi , xj ) =xi , xj ,íàçûâàåòñÿ îòíîøåíèå:f (xi ) − f (xj ), i = 0, N , j = 0, N , i 6= j.xi − xj(2.5)Ðàçäåë¼ííàÿ ðàçíîñòü ýòî äèñêðåòíûé àíàëîã ïåðâîé ïðîèçâîäíîé.Íà ïðàêòèêå ðàçäåë¼ííûå ðàçíîñòè â ïîäàâëÿþùåì áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâñòðîÿòñÿ ïî ñîñåäíèì óçëàì, íàïðèìåð:f (x0 , x1 ) =Îïðåäåëåíèå 15.f (x, y),f (x1 ) − f (x0 )f (x2 ) − f (x1 ), f (x1 , x2 ) =.x1 − x0x2 − x1Ðàçäåë¼ííîé ðàçíîñòüþ âòîðîãî ïîðÿäêà äëÿ ôóíêöèèïîñòðîåííîé ïî óçëàìf (xk−1 , xk , xk+1 ) =xk−1 , xk , xk+1 ,íàçûâàåòñÿîòíîøåíèå:f (xk , xk+1 ) − f (xk−1 , xk ), k = 1, N − 1.xk+1 − xk−1Òåïåðü, ïóñòü îïðåäåëåíà ðàçäåë¼ííàÿ ðàçíîñòü ïîðÿäêàxj , .

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
736,43 Kb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов лекций

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6278
Авторов
на СтудИзбе
315
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее