c2-3 (779461)

Файл №779461 c2-3 (Numerical Recipes in C)c2-3 (779461)2017-12-27СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

432.3 LU Decomposition and Its ApplicationsIsaacson, E., and Keller, H.B. 1966, Analysis of Numerical Methods (New York: Wiley), §2.1.Johnson, L.W., and Riess, R.D. 1982, Numerical Analysis, 2nd ed. (Reading, MA: AddisonWesley), §2.2.1.Westlake, J.R. 1968, A Handbook of Numerical Matrix Inversion and Solution of Linear Equations(New York: Wiley).Suppose we are able to write the matrix A as a product of two matrices,L·U=A(2.3.1)where L is lower triangular (has elements only on the diagonal and below) and Uis upper triangular (has elements only on the diagonal and above). For the case ofa 4 × 4 matrix A, for example, equation (2.3.1) would look like this:  α11 α21α31α410α22α32α4200α33α430β110   0· 00α440β12β2200β13β23β330β14β24 β34β44a11a=  21a31a41a12a22a32a42a13a23a33a43a14a24 a34a44(2.3.2)We can use a decomposition such as (2.3.1) to solve the linear setA · x = (L · U) · x = L · (U · x) = b(2.3.3)by first solving for the vector y such thatL·y=b(2.3.4)U·x=y(2.3.5)and then solvingWhat is the advantage of breaking up one linear set into two successive ones?The advantage is that the solution of a triangular set of equations is quite trivial, aswe have already seen in §2.2 (equation 2.2.4).

Thus, equation (2.3.4) can be solvedby forward substitution as follows,y1 =b1α11i−1X1 yi =αij yj bi −αiij=1(2.3.6)i = 2, 3, . . . , Nwhile (2.3.5) can then be solved by backsubstitution exactly as in equations (2.2.2)–(2.2.4),yNxN =βNNN(2.3.7)X1 xi =βij xj yi −i = N − 1, N − 2, . . . , 1βiij=i+1Sample page from NUMERICAL RECIPES IN C: THE ART OF SCIENTIFIC COMPUTING (ISBN 0-521-43108-5)Copyright (C) 1988-1992 by Cambridge University Press.Programs Copyright (C) 1988-1992 by Numerical Recipes Software.Permission is granted for internet users to make one paper copy for their own personal use.

Further reproduction, or any copying of machinereadable files (including this one) to any servercomputer, is strictly prohibited. To order Numerical Recipes books,diskettes, or CDROMsvisit website http://www.nr.com or call 1-800-872-7423 (North America only),or send email to trade@cup.cam.ac.uk (outside North America).2.3 LU Decomposition and Its Applications44Chapter 2.Solution of Linear Algebraic EquationsPerforming the LU DecompositionHow then can we solve for L and U, given A? First, we write out thei, jth component of equation (2.3.1) or (2.3.2). That component always is a sumbeginning withαi1 β1j + · · · = aijThe number of terms in the sum depends, however, on whether i or j is the smallernumber. We have, in fact, the three cases,i<j:i=j:i>j:αi1 β1j + αi2 β2j + · · · + αii βij = aijαi1 β1j + αi2 β2j + · · · + αii βjj = aijαi1 β1j + αi2 β2j + · · · + αij βjj = aij(2.3.8)(2.3.9)(2.3.10)Equations (2.3.8)–(2.3.10) total N 2 equations for the N 2 + N unknown α’s andβ’s (the diagonal being represented twice).

Since the number of unknowns is greaterthan the number of equations, we are invited to specify N of the unknowns arbitrarilyand then try to solve for the others. In fact, as we shall see, it is always possible to takeαii ≡ 1i = 1, . . . , N(2.3.11)A surprising procedure, now, is Crout’s algorithm, which quite trivially solvesthe set of N 2 + N equations (2.3.8)–(2.3.11) for all the α’s and β’s by just arrangingthe equations in a certain order! That order is as follows:• Set αii = 1, i = 1, .

. . , N (equation 2.3.11).• For each j = 1, 2, 3, . . . , N do these two procedures: First, for i =1, 2, . . ., j, use (2.3.8), (2.3.9), and (2.3.11) to solve for βij , namelyβij = aij −i−1Xαik βkj .(2.3.12)k=1(When i = 1 in 2.3.12 the summation term is taken to mean zero.) Second,for i = j + 1, j + 2, . . . , N use (2.3.10) to solve for αij , namely1αij =βjjaij −j−1X!αik βkj.k=1Be sure to do both procedures before going on to the next j.(2.3.13)Sample page from NUMERICAL RECIPES IN C: THE ART OF SCIENTIFIC COMPUTING (ISBN 0-521-43108-5)Copyright (C) 1988-1992 by Cambridge University Press.Programs Copyright (C) 1988-1992 by Numerical Recipes Software.Permission is granted for internet users to make one paper copy for their own personal use. Further reproduction, or any copying of machinereadable files (including this one) to any servercomputer, is strictly prohibited.

To order Numerical Recipes books,diskettes, or CDROMsvisit website http://www.nr.com or call 1-800-872-7423 (North America only),or send email to trade@cup.cam.ac.uk (outside North America).Equations (2.3.6) and (2.3.7) total (for each right-hand side b) N 2 executionsof an inner loop containing one multiply and one add. If we have N right-handsides which are the unit column vectors (which is the case when we are inverting amatrix), then taking into account the leading zeros reduces the total execution countof (2.3.6) from 12 N 3 to 16 N 3 , while (2.3.7) is unchanged at 12 N 3 .Notice that, once we have the LU decomposition of A, we can solve with asmany right-hand sides as we then care to, one at a time. This is a distinct advantageover the methods of §2.1 and §2.2.452.3 LU Decomposition and Its Applicationsacegibddifaghjonalsubdelemeniatsgonaxleleetc.mentsFigure 2.3.1.

Crout’s algorithm for LU decomposition of a matrix. Elements of the original matrix aremodified in the order indicated by lower case letters: a, b, c, etc. Shaded boxes show the previouslymodified elements that are used in modifying two typical elements, each indicated by an “x”.If you work through a few iterations of the above procedure, you will see thatthe α’s and β’s that occur on the right-hand side of equations (2.3.12) and (2.3.13)are already determined by the time they are needed.

You will also see that every aijis used only once and never again. This means that the corresponding αij or βij canbe stored in the location that the a used to occupy: the decomposition is “in place.”[The diagonal unity elements αii (equation 2.3.11) are not stored at all.] In brief,Crout’s method fills in the combined matrix of α’s and β’s,β11 α21α31α41β12β22α32α42β13β23β33α43β14β24 β34β44(2.3.14)by columns from left to right, and within each column from top to bottom (seeFigure 2.3.1).What about pivoting? Pivoting (i.e., selection of a salubrious pivot elementfor the division in equation 2.3.13) is absolutely essential for the stability of Crout’sSample page from NUMERICAL RECIPES IN C: THE ART OF SCIENTIFIC COMPUTING (ISBN 0-521-43108-5)Copyright (C) 1988-1992 by Cambridge University Press.Programs Copyright (C) 1988-1992 by Numerical Recipes Software.Permission is granted for internet users to make one paper copy for their own personal use.

Further reproduction, or any copying of machinereadable files (including this one) to any servercomputer, is strictly prohibited. To order Numerical Recipes books,diskettes, or CDROMsvisit website http://www.nr.com or call 1-800-872-7423 (North America only),or send email to trade@cup.cam.ac.uk (outside North America).etc.x46Chapter 2.Solution of Linear Algebraic Equations#include <math.h>#include "nrutil.h"#define TINY 1.0e-20;A small number.void ludcmp(float **a, int n, int *indx, float *d)Given a matrix a[1..n][1..n], this routine replaces it by the LU decomposition of a rowwisepermutation of itself.

a and n are input. a is output, arranged as in equation (2.3.14) above;indx[1..n] is an output vector that records the row permutation effected by the partialpivoting; d is output as ±1 depending on whether the number of row interchanges was evenor odd, respectively. This routine is used in combination with lubksb to solve linear equationsor invert a matrix.{int i,imax,j,k;float big,dum,sum,temp;float *vv;vv stores the implicit scaling of each row.vv=vector(1,n);*d=1.0;No row interchanges yet.for (i=1;i<=n;i++) {Loop over rows to get the implicit scaling informabig=0.0;tion.for (j=1;j<=n;j++)if ((temp=fabs(a[i][j])) > big) big=temp;if (big == 0.0) nrerror("Singular matrix in routine ludcmp");No nonzero largest element.vv[i]=1.0/big;Save the scaling.}for (j=1;j<=n;j++) {This is the loop over columns of Crout’s method.for (i=1;i<j;i++) {This is equation (2.3.12) except for i = j.sum=a[i][j];for (k=1;k<i;k++) sum -= a[i][k]*a[k][j];a[i][j]=sum;}big=0.0;Initialize for the search for largest pivot element.for (i=j;i<=n;i++) {This is i = j of equation (2.3.12) and i = j +1 .

. . Nsum=a[i][j];of equation (2.3.13).for (k=1;k<j;k++)Sample page from NUMERICAL RECIPES IN C: THE ART OF SCIENTIFIC COMPUTING (ISBN 0-521-43108-5)Copyright (C) 1988-1992 by Cambridge University Press.Programs Copyright (C) 1988-1992 by Numerical Recipes Software.Permission is granted for internet users to make one paper copy for their own personal use.

Further reproduction, or any copying of machinereadable files (including this one) to any servercomputer, is strictly prohibited. To order Numerical Recipes books,diskettes, or CDROMsvisit website http://www.nr.com or call 1-800-872-7423 (North America only),or send email to trade@cup.cam.ac.uk (outside North America).method. Only partial pivoting (interchange of rows) can be implemented efficiently.However this is enough to make the method stable.

This means, incidentally, thatwe don’t actually decompose the matrix A into LU form, but rather we decomposea rowwise permutation of A. (If we keep track of what that permutation is, thisdecomposition is just as useful as the original one would have been.)Pivoting is slightly subtle in Crout’s algorithm. The key point to notice is thatequation (2.3.12) in the case of i = j (its final application) is exactly the same asequation (2.3.13) except for the division in the latter equation; in both cases theupper limit of the sum is k = j − 1 (= i − 1). This means that we don’t have tocommit ourselves as to whether the diagonal element βjj is the one that happensto fall on the diagonal in the first instance, or whether one of the (undivided) αij ’sbelow it in the column, i = j + 1, . . .

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
178,02 Kb
Материал
Тип материала
Высшее учебное заведение

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий 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
6461
Авторов
на СтудИзбе
304
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее