Е.В. Чижонков - Конспект лекций по методам решения симметричных линейных систем (1162400), страница 11
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DZਠí⮬pjMj = 1 +2qq2M ; q = 11 + p ; = :E2M = max P20M ()2()=(3.26)⬥⨬, çâ® ¢¥«¨ç¨ E2M ¥ § ¢¨á¨â ®â ª®ªà¥â®£® § 票ï . áâ «®áì ®¯à¥¤¥«¨âìä®à¬ã«ë¤«ï¯ à ¬¥â஢i ; i== 1; : : : ; N : ®¨ ¡ã¤ãâ ¢¥«¨ç¨ ¬¨, ®¡à â묨 ª ª®àï¬ (3.25). DZãáâì !k = (2jk1)=2M; 1 jk M; ¨1tk = ( + (2 ) os !k ) ;⮣¤ k ; k = 1; : : : ; N; ¥áâì ¬®¥á⢮, á®áâ®ï饥 ¨§ ç¨á¥«(2p1 1 4tk =); k = 1; : : : ; M ;(3.27)¯®à冷ª 㯮âॡ«¥¨ï ª®â®àëå ®¯à¥¤¥«ï¥âáï ¯¥à¥áâ ®¢ª®©(j1 ; j2 ; : : : ; jM )¯à¨ ãá«®¢¨¨, çâ® ¤¢ ¯ à ¬¥âà á ®¤¨ ª®¢ë¬¨ tk 㯮âॡ«ïîâáï ¯®¤àï¤.¤®¡® ¯à®¢®¤¨âì ¢ëç¨á«¥¨ï (3.9) ¢ ¤¥©á⢨⥫쮩 à¨ä¬¥â¨ª¥.
«ï í⮣® ¤®«® 㤮¢«¥â¢®àïâì ®¤®¬ã ¨§ ¥à ¢¥áâ¢: < 0 ¨«¨ > 4 . DZ®á«¥ ¯à®¢¥¤¥¨ï ¥áª®«ìª¨å 横«®¢ ¨§ 2M ¨â¥à 権 ¢á«¥¤á⢨¥ ®è¨¡®ª ®ªà㣫¥¨© ¨â¥à æ¨®ë¥ ¯à¨¡«¨¥¨ï¬®£ãâ ¢ë©â¨ ¨§ à ¡®ç¥£® ¯®¤¯à®áâà á⢠. ®£¤ á«¥¤ã¥â ¯®¢â®à¨âì ®¯¥à æ¨î ¯à®¥ªâ¨à®¢ ¨ï ¯®¤®¡® (1.9).ª®ç ⥫ìë© à¥§ã«ìâ â ¬®® áä®à¬ã«¨à®¢ âì â ª:¥®à¥¬ 3.2.2.
DZãáâì2Mk = 6= 0 , k®¯à¥¤¥«¥® ä®à¬ã«®© (3.27). ®£¤ ¯®á«¥¨â¥à 権 ¤«ï ¯®£à¥è®á⨠¬¥â®¤ (3.9) ¡ã¤¥â á¯à ¢¥¤«¨¢ ®æ¥ª ky2MkD p2qM1pky0 kD ; q =; = :2M1+q1+ ¬¥â¨¬, çâ® ¯®«ãç¥ ï ®æ¥ª ®á¨â ¥ã«ãçè ¥¬ë© å à ªâ¥à, â.¥. ¨á¯®«ì§®¢ ¨¥¯¥à¥¬¥ëå ¯ à ¬¥â஢ k (¥ª®¬¬ãâ â¨¢ë© á«ãç ©) ¥ ¬®¥â 㬥ìè¨âì ®à¬ã ¯®£à¥è®áâ¨. ¥©á⢨⥫ì®, ¨§ ä®à¬ã« (3.20), (3.21) á«¥¤ã¥â, çâ® á⥯¥ì ¬®£®ç«¥ ,®¯à¥¤¥«ïîé ï ¢ëè¥ãª § ãî ®à¬ã, ¥ § ¢¨á¨â ®â ⮣®, ¯¥à¥¬¥ë¥ ¯ à ¬¥âàë k¨«¨ ¯®áâ®ïë¥, ¨¬¥®: § 2M ¨â¥à 権 á⥯¥ì ¬®£®ç«¥ ¥ ¯à¥¢ëè ¥â M .
DZ®áª®«ìªã á।¨ ¢á¥å â ª¨å ¬®£®ç«¥®¢ ®â१ª¥ [; ℄ ¯®áâà®¥ë© ¬¨ ¬®£®ç«¥¥¡ë襢 § áç¥â ⮫쪮 ¯¥à¥¬¥ëå k ¯à¨ ¯à®¨§¢®«ì®¬ 6= 0 ॠ«¨§ã¥â ⥮à¥â¨ç¥áª¨ ¢®§¬®ë© ¬¨¨¬ã¬ ®à¬ë, â® ¨á¯®«ì§®¢ ¨¥ ¯¥à¥¬¥ëå k ¬®¥â ¯à¨¢¥áâ¨â®«ìª® ª ¥¥¤¨á⢥®á⨠¨«ãç襣® ¬®£®ç«¥ ®è¨¡ª¨, ® ¥ ¨§¬¥¨â ¢¥«¨ç¨ë ¥£®®à¬ë.¥¬ 3 楪¨ ¯®£à¥è®áâ¨633.3. DZ®£à¥è®áâì ¬¥â®¤ MSOR¢ á«ãç ¥ ¯®áâ®ïëå ¯ à ¬¥â஢DZ८¡à §®¢ ¨¥ ä®à¬ã«DZ®«ã稬 ¨§ ä®à¬ã« (2.7) à §¤¥«ìë¥ âà¥åá«®©ë¥ á®®â®è¥¨ï ¤«ï ª®¬¯®¥â ¯®£à¥è®á⨠vk ; rk . ¬¥¥â ¬¥á⮥¬¬ 3.3.1.
®¬¯®¥âë ¯®£à¥è®áâ¨vk+1 ; rk+1¯à¨â¨ ¬¥â®¤ 㤮¢«¥â¢®àïîâ á®®â®è¥¨ï¬k1¢ ®¡« á⨠á室¨¬®á-vk+1 = ~ (I~A 1 B0 )vk + (1 ~ )vk 1 ;(3.28)rk+1 = ~ (I~C 1 S0 )rk + (1 ~ )rk 1 ;(3.29)£¤¥ ®¢ë¥ ¯ à ¬¥âàë ®¯à¥¤¥«ïîâáï ä®à¬ã« ¬¨~ = 2 ; ~ =®ª § ⥫ìá⢮⨠yk = fvk ; rk g2:(2 ). ¯¨è¥¬ á®®â®è¥¨ï ¨â¥à 樮®£® ¬¥â®¤ (2.7) ¤«ï ¯®£à¥è®á8><>:®âªã¤ ¨¬¥¥¬vk+1 vk+ A vk + B rk = 0 ;rk+1 rk+ B T vk+1= 0;CAvk+1 = (1 )vk A 1 Brk ;rk+1 = rk + =C 1 B T vk+1 == (I 2 =C 1 S0 )rk + =(1 )C 1 B T vk :¢¥«¨ç¨¬ ¢ ¢ëà ¥¨¨ (3.31) ¨¤¥ªá k ¥¤¨¨æãrk+2 = (I 2 =C 1 S0 )rk+1 + =(1 )C 1 B T vk+1 ;(3.30)(3.31)(3.32)¢ëà §¨¬ ¨§ «¥¢®£® à ¢¥á⢠(3.31) ¢¥«¨ç¨ã=C 1 B T vk+1 = rk+1 rk¨ ¯®¤áâ ¢¨¬ ¥¥ ¢ (3.32)rk+2 = (2 )(I2C 1 S0 )rk+1 + (1 (2 ))rk :(2 )¥¯¥àì ¯®á«¥ § ¬¥ë ¯à¨ 0 < < 2 (¢ ®¡« á⨠á室¨¬®á⨠¬¥â®¤ )~ = 2 ; ~ =2(2 )¨áª®¬®¥ á®®â®è¥¨¥ ¤«ï ¢â®à®© ª®¬¯®¥âë ¯®£à¥è®á⨠¯®«ã祮.
«®£¨çë¬ ®¡à §®¬ ¯®«ãç ¥âáï âà¥åá«®©®¥ á®®â®è¥¨¥ ¨ ¤«ï ¯¥à¢®©. ¢¥«¨ç¨¬ ¢ (3.30) ¨¤¥ªá k64¥¬ 3 楪¨ ¯®£à¥è®á⨠¥¤¨¨æã ¨ § ¬¥¨¬ ¢ ¯®«ã祮¬ ¢ëà ¥¨¨ rk+1 ¯®¬®éìî «¥¢®© ç á⨠ᮮâ®è¥¨ï (3.31). १ã«ìâ ⥠¯®«ã稬vk+2= 1 2 1A B0 vk+1 A 1 Brk :(3.33)¥¯¥àì ¢ëà §¨¬ ¨§ (3.30) ¢¥«¨ç¨ãA 1 Brk = vk+1¨ ¯®¤áâ ¢¨¬ ¥¥ ¢ (3.33)(1 )vk2= (2 ) IA 1 B0 vk+1 + (1 (2 ))vk :(2 )¥¯¥àì ¯®á«¥ § ¬¥ë ¯à¨ 0 < < 2 (¢ ®¡« á⨠á室¨¬®á⨠¬¥â®¤ )2~ = 2 ; ~ =(2 )vk+2¨áª®¬®¥ á®®â®è¥¨¥ ¨ ¤«ï ¯¥à¢®© ª®¬¯®¥âë ¯®£à¥è®á⨠¯®«ã祮. ç «ì®¥ ¯à¨¡«¨¥¨¥ë¡¥à¥¬ ç «ì®¥ ¯à¨¡«¨¥¨¥ fu0 ; p0 g ¨§ ãá«®¢¨ï (1.9)A u0 + B p0 = f :«ï â ª®£® ç «ì®£® ¯à¨¡«¨¥¨ï ¨¬¥¥¬v1 = v0 ;(3.34)2 1r1 = I ~C S0 r0 ;(3.35)¨, ªà®¬¥ ⮣®, ¢ ᨫ㠫¥¬¬ë 1.3.2 ¯¥à¢ ï ª®¬¯®¥â vk ¯®£à¥è®á⨠yk ¨â¥à 樮®£® ¬¥â®¤ (2.2) ¤«ï «î¡®© ¨â¥à 樨 k ï¥âáï í«¥¬¥â®¬ ¯®¤¯à®áâà á⢠G (â.¥.(Avk ; h) = 0 ¤«ï 8h 2 H ).DZ®«¨®¬ ®è¨¡ª¨DZ®«®¨¬ ¢ ä®à¬ã« å ¤«ï ~ ; ~ ᨬ¯â®â¨ç¥áª¨ ®¯â¨¬ «ìë¥ § 票ï 0 ; 0 .
¥¯¥àì¤«ï ¯®«ãç¥¨ï ®æ¥®ª ª ¤®© ¨§ ª®¬¯®¥â ¯®£à¥è®á⨠¤®áâ â®ç® ©â¨ «£¥¡à ¨ç¥áª¨© ¯®«¨®¬ Pk (t) , ®¯à¥¤¥«ï¥¬ë© á®®â®è¥¨ï¬¨Pk+1 (t) = ~ (1 ~t)Pk (t) + (1 ~ )Pk 1 (t);(3.36)P1 (t) = 1 ~t; P0 (t) = 1(¯ à ¬¥âà ¬®¥â ¯à¨¨¬ âì § 票ï 0 ¨«¨ 2 0 ), ¨ ®¯à¥¤¥«¨âì ¥£® ®à¬ã0kPk (t)k = max jPk (t)j :t2[; ℄«ï í⮣® ¬ ¯®âॡãîâáï ¬®£®ç«¥ë ¥¡ë襢 ¯¥à¢®£® த Tk (x) ¨ ¢â®à®£® த Uk (x) [3℄. ¬¥¥â ¬¥á⮥¬ 3 楪¨ ¯®£à¥è®á⨥¬¬ 3.3.2. ®£®ç«¥Pk (t) = q0k2Pk (t) , ®¯à¥¤¥«ï¥¬ë©q1q1Tk (x) +q0q01 ~tx=q1p65á®®â®è¥¨ï¬¨ (3.36), ¨¬¥¥â ¢¨¤1 1 Uk (x) +U (x) ;q0 k 1(3.37)£¤¥2 [ 1; 1℄; q1 = 11 + ; q0 = 11 + p ; = = .1 q1 x®ª § ⥫ìá⢮. DZ®« £ ï t =, ®â®¡à §¨¬ ®â१®ª [; ℄ [ 1; 1℄: ®£¤ ~Pk (t) = Qk (x);x 2 [ 1; 1℄:ç¨âë¢ ï ï¢ë¥ ä®à¬ã«ë ¤«ï ¯ à ¬¥â஢ ~ ; ~ , ¯®«ã稬 ४ãàà¥âë¥ á®®â®è¥¨ï¤«ï ¬®£®ç«¥®¢ Qk (x) :Qk+1 (x) = 2 q0 x Qk (x) q02 Qk 1 (x);Q1 (x) = 1 + q1 x; Q0 (x) = 1 :âáî¤ , ¯à¨ ¯®¬®é¨ § ¬¥ë Qk (x) = q0k Rk (x) , ¨¬¥¥¬Rk+1 (x) = 2 x Rk (x) Rk 1 (x);1 q1+x; R0 (x) = 1 :R1 (x) =q0q0DZ®«ã祮¬ã ४ãàà¥â®¬ã á®®â®è¥¨î 㤮¢«¥â¢®àïîâ ¬®£®ç«¥ë ¥¡ë襢 ¯¥à¢®£® ¨ ¢â®à®£® த , ¯®í⮬㠬¥â®¤®¬ ¥®¯à¥¤¥«¥ëå ª®íä䍿¨¥â®¢ ¥á«®® ®¯à¥¤¥«¨âìRk (x) = 2q1q1Tk (x) +q0q01 Uk (x) +®âªã¤ ¨ á«¥¤ã¥â ä®à¬ã« (3.37).
1 U (x) ;q0 k 1楪 ¯®£à¥è®áâ¨p¥®à¥¬ 3.3.1. â¥à æ¨®ë© ¬¥â®¤ (2.7) á ᨬ¯â®â¨ç¥áª¨ ®¯â¨¬ «ì묨 ¯ à ¬¥âà ¬¨0 ; 0¨ ᯥªâà «ìë¬ à ¤¨ãᮬ ®¯¥à â®à ¯¥à¥å®¤ 1pq0 =;= ,1+ áâ àâãî騩 á ç «ì®£® ¯à¨¡«¨¥¨ï ¢¨¤ (1.9), á室¨âáï á ®æ¥ª®© ¯®£à¥è®áâ¨kyk kD q0k (1 + 2 k) ky0 kD ;£¤¥ ¯®áâ®ïë¥1 1; 2 > 0¥ § ¢¨áï⠮⠮¬¥à ¨â¥à 樨.. ¡®§ 稬 ¬®£®ç«¥ Pk (t) ¯à¨ = 0 § Pkv (t) , ⮣¤ ¨§ (3.28),= Pkv (A 1 B0 )v0 ; vk 2 G ¨®ª § ⥫ìá⢮(3.34) á«¥¤ã¥âvk(Du vk ; vk ) kPkv (t)k2 (Du v0 ; v0 ) :楨¬ ¢¥«¨ç¨ã kPkv (t)k . ¤ ®¬ á«ãç ¥ ¨§ (3.37) ¨¬¥¥¬Pkv (t) = q0k11 ~t2Tk (x) Uk (x) + Uk 1 (x) ; x =q0q12 [ 1; 1℄ :66¥¬ 3 楪¨ ¯®£à¥è®áâ¨DZ®í⮬ãkPkv (t)k q0k2kTk (x)k + kUk (x)ç¨âë¢ ï ᢮©á⢠¬®£®ç«¥®¢ ¥¡ë襢 1U (x)k :q0 k 1max jTk (x)j = 1; Uk ( x) = ( 1)k Uk (x);max jUk (x)j = U (1) = k + 1 ;x2[ 1;1℄x2[ 1;1℄¨§ ¯®á«¥¤¥£® ¥à ¢¥á⢠¯®«ã稬kPkv (t)k q0k12+ k+1+ kq0= q0k13+k 1+q0: «®£¨çë¬ ®¡à §®¬ ¢¢¥¤¥¬ ®¡®§ 票¥ Pkr (t) ¤«ï ¬®£®ç«¥ Pk (t) ¯à¨ =2 0> 1 .
®£¤ ¨§ (3.29), (3.35) á«¥¤ã¥â rk = Pkr (C 1 S0 )r0 ¨0(Dp rk ; rk ) kPkr (t)k2 (Dp r0 ; r0 ) :楨¬ ¢¥«¨ç¨ã kPkr (t)k . DZ஢¥¤ï ⥠¥ à áá㤥¨ï, çâ® ¨ ¢ëè¥, ¯®«ã稬kPkr (t)k= q0k 2q1 1q1 +1 (k + 1) +k =q0 q0 q0q1 q1(q1 + 1) 1+1+k1 :q0 q0q0 q0k 2¥¯¥àì, ®¯à¥¤¥«ïï ¯®áâ®ïë¥ 1 ; 2 ª ª2q1 q11 = max 3;+1 ;q0 q01 (q1 + 1) 11 ;2 = max 1 + ;q0q0¥á«®® ¯®«ãç¨âì ¨áª®¬ãî ®æ¥ªã ¯®£à¥è®áâ¨:kyk k2D = (Du vk ; vk ) + (Dprk ; rk ) q02k (1 + 2 k)2 ky0 k2D :DZப®¬¬¥â¨à㥬 ¯®«ãç¥ë© १ã«ìâ â. § ¤®ª § ⥫ìá⢠⥮६ë 2.2.3 á«¥¤ã¥â,çâ® ¯à¨ ®¯â¨¬ «ìëå § 票ïå ¨â¥à 樮ëå ¯ à ¬¥â஢ ®à¤ ®¢ ä®à¬ ®¯¥à â®à ¯¥à¥å®¤ ¢ ¬¥â®¤¥ (2.7) ᮤ¥à¨â ª«¥âª¨ ¢â®à®£® ¯®à浪 , ¯®í⮬㠬®¨â¥«ìq0k (1 + 2 k) ¢ ¯®«ã祮© ®æ¥ª¥ ï¥âáï ᨬ¯â®â¨ç¥áª¨ ¯à ¢¨«ìë¬.
஬¥ ⮣®, ¢¤®ª § ⥫ìá⢥ ⥮६ë 3.3.1 ¯à¨ ¯®«ã票¨ ®æ¥®ª ¤«ï ®à¬ ¬®£®ç«¥®¢ Pkv (t); Pkr (t)¬®¨â¥«¨ ¯à¨ k ®¯à¥¤¥«ï«¨áì â®ç®, § ¢ëè «¨áì ⮫쪮 á« £ ¥¬ë¥ ã«¥¢®£® ¯®à浪 . DZ®í⮬㠯®áâ®ï ï 2 , ¢®®¡é¥ £®¢®àï, ¥ã«ãçè ¥¬ . ¬¥â¨¬ â ª¥, çâ® ¯à¨ á¯¥æ¨ «ì®¬ ¢ë¡®à¥ ®à¬ë ¤«ï ¯®£à¥è®á⨠( Du = A )®â ¢ë¡®à á¯¥æ¨ «ì®£® ç «ì®£® ¯à¨¡«¨¥¨ï ¬®® ®âª § âìáï. ¥©á⢨⥫ì®,¢ ᨫã à ¢¥á⢠(A g; h) = 0 ¤«ï ¯à®¨§¢®«ìëå g 2 G ¨ h 2 H ¨¬¥¥¬ à §«®¥¨¥ ¤«ï ¯¥à¢®© ª®¬¯®¥âë ®è¨¡ª¨ vk = hk + gk ¨ ᮮ⢥âáâ¢ãî饥 à ¢¥á⢮¥¬ 3 楪¨ ¯®£à¥è®áâ¨67(Du vk ; vk ) = (Du hk ; hk )+(Du gk ; gk ) ¤«ï ¯à®¨§¢®«ì®© ¨â¥à 樨 á ®¬¥à®¬ k . ç¨âë¢ ïá¯à ¢¥¤«¨¢®áâì ¥à ¢¥á⢠(á¬.
⥮६ã 2.2.3)(Du hk ; hk ) (1 0 )2k (Du h0 ; h0 ) = q04k (Du h0 ; h0 ) ;¨¬¥¥¬kyk k2D = (Du hk ; hk ) + (Du gk ; gk ) + (Dprk ; rk ) q02k (1 + 2 k)2 ky0k2D ;â ª ª ª q0k 1 + 2 k ¤«ï «î¡®£® k ¢¢¨¤ã ⮣®, çâ® 1 1 .¥¬ 4¤¥ï ᨬ¬¥âਧ 樨« ¢ ¯®á¢ïé¥ «¨§ã «£®à¨â¬®¢, ®á®¢ ëå á®ç¥â ¨¨ ¨¤¥© ᨬ¬¥âਧ 樨¨ ¯à¥¤®¡ãá«®¢«¨¢ ¨ï. â® ¯à¨¢®¤¨â ª á¨á⥬¥ ãà ¢¥¨© ( §ë¢ ¥¬®© ®à¬ «ì®©) áᨬ¬¥âà¨ç®© ¯®«®¨â¥«ì® ®¯à¥¤¥«¥®© ¬ âà¨æ¥©, ¤«ï à¥è¥¨ï ª®â®à®© ¯à¨¬¥ï¥âáï, ª ª ¯à ¢¨«®, ¬¥â®¤ ᮯàï¥ëå £à ¤¨¥â®¢.«ï § ¤ ç, à ¢®á¨«ìëå ¨á室ë¬, à áᬮâà¥ë ¯ à ¬¥âਧ®¢ ë¥ ¯à¥¤áâ ¢«¥¨ïᮡá⢥ëå § 票© ®¯¥à â®à à ¢®á¨«ì®£® ãà ¢¥¨ï, áä®à¬ã«¨à®¢ ë ¨ à¥è¥ë§ ¤ ç¨ ®¯â¨¬¨§ 樨 ᯥªâà «ì®£® ç¨á« ®¡ãá«®¢«¥®áâ¨.4.1.
¯â¨¬¨§ æ¨ï ¤«ï ¡ §®¢®© á¨á⥬ë à §¤¥«¥ «¨§¨àã¥âáï ¯à®æ¥¤ãà ᨬ¬¥âਧ 樨 ¨ ¯à¥¤®¡ãá«®¢«¨¢ ¨ï á¨á⥬ëL0 z = F á ¯®¬®éìî ®¯¥à â®à D á ¯ à ¬¥â஬ > 0 , §¤¥áì ¨ ¤ «¥¥ ¨¬¥î饣® ¢¨¤D = A0 01 C :¯¥ªâà à ¢®á¨«ì®© § ¤ ç¨ áᬮâਬ § ¢¨á¨¬®áâì ᮡá⢥ëå § 票© ®â ¯ à ¬¥âà ®¯¥à â®à R à ¢®á¨«ì®© § ¤ ç¨R z D 1 L0 D 1 L0 z = D 1 L0 D 1 F :(4.1)¬¥¥â ¬¥á⮥®à¥¬ 4.1.1. ¯¥ªâà(R) = f1g.®ª § ⥫ìá⢮= z®¯¥à â®à [nR¢ § ¤ ç¥ (4.1) ¯à¨ ¤«¥¨â ¬®¥áâ¢ãopt + 1=2 t + 1=4; t 2 [; ℄ : áᬮâਬᯥªâà «ìãîI + A 1 B0 A 1 B C 1 B T C 1 S0 § ¤ çã Rz=u = u :Rz (4.2)pp«ï 室¥¨ï ¥¥ à¥è¥¨ï ¨á¯®«ì§ã¥¬ ¡ §¨á ¯à®áâà á⢠Z; ¯®áâà®¥ë© ¢ ⥮à¥-¬¥ 1.3.2. ç «¥ ¤«ï ¢¥ªâ®à®¢ ¢¨¤ zi(1) = fhi ; 0g;i = 1; : : : ; Nu Np ;¥¬ 4 ¤¥ï ᨬ¬¥âਧ 樨69¥¯®á।á⢥®© ¯®¤áâ ®¢ª®© ã¡¥¤¨¬áï, çâ® ª ¤ë© ¨§ ¨å 㤮¢«¥â¢®àï¥â á®®â®è¥¨ï¬ (4.2) á (1)i = 1 .