数值计算实验

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1、重庆大学学生实验报告实验课程名称开课实验室数学与统计学院学院数学与统计学院年级X级专业班数学与应用数学一班学生姓名X学号开课时间2012至2013学年第一学期总成绩教师签名课程名称数值计算实验项目名称Gauss消元法实验项目类型验证演示综合设计其他指导教师成绩V—、实验目的(1)高斯列主元消去法求解线性方程组的过程(2)熟悉用迭代法求解线性方程组的过程(3)设计出相应的算法,编制相应的函数子程序二、实验内容分别用高斯列主元消去法Jacobi迭代法,Gauss-Saidel迭代法,超松弛迭代法求解线性方程组_2100-3__10

2、_-3-4-1213兀25123-4兀3-2_4149-13__^4_7三、实验原理(1)高斯列主元消去法:设有方程组AX二b,将矩阵的初等行变换作用于方程组大的增广矩阵B

3、由初始解逐步迭代即可得到方程组的解。来计算*曲)的所有分量,显然在计算第i个分量兀时,已经计*胡被利用,对这些最新计算出来的第k+1次近似%曲)的分量巧加以利用,就得到所谓解方程组的Gauss-Seidel迭代法。(4)超松弛迭代法:在Gauss-Saidel迭代法的基础上,对每次迭代是的改变量乘以一个因子w,是收敛速度加快。四、实验步骤(1)高斯列主元消去法:根据实验原理编写matlab程序,首先判断解的个数,再分情况进行列主元消去求解。MatIab程序如下:clcA=input(,A,);b=input('b‘);B=[A

4、b1];n=length(b);RA=rank(A);RB=rank(B);c=RB-RA;ifc>0,dispC方程组无解)returnendifRA=RBifRA==nfprintf('方程组有唯—解;n)X=zcros(n,l);forp=l:n-lt=find(abs(B(p:end,p))==max(abs(B(p:end,p))))+p-l;ifabs(B(t,p))〜=abs(B(p,p))l=B(t,:);B(t,:)=B(p,:);B(p,:)=l;endfork=p+l:nm=B(k,p)/B(p,p);B

5、(k,p:n+1)=B(k,p:n+l)-m*B(p,p:n+1);endendb=B(l:n,n+l);A=B(l:n,l:n);X(n)=b(n)/A(n,n);forq=n-l:-l:lX(q)=(b(q)-sum(A(q,q+l:n)*X(q+l:n)))/A(q,q);endelsedisp(方程组有无穷多解Jreturnendenddisp(X);X(1)Jacobi迭代法:根据实验原理编写matlab程序,调用Jacobiitcrativc函数,首先给定误差限,确定最大迭代次数,确认矩阵A的阶,然后进行迭代过程,

6、最后输出结果。MatIab程序如下:A=[2100-3;-3-4-1213;123-4;4149-13];b=[105-27]*;e=0.000001;%控制误差n=max(size(A));%测定维数fori=l:nifA(i,i)=0'对角元为零,不能求解’returnendendx=zcros(n,l)%设置初始解k=0;%预设迭代次数为0kend=50%最大迭代次数为50r=l;%前后项之差的无穷范数,初始值设为1whilek<=kend&r>e%达到预定精度或迭代超过50次退出计算x0=x;%记下前次近似解fori=

7、l:ns=0;fbrj=l:i-ls=s+A(i,j)*xO(j);endforj=i+l:ns=s+A(i,j)*xO(j);endx(i)=b(i)/A(i,i)-s/A(i,i);endr=norm(x-xO,inf);%重新计算前后项之差的无穷范数k=k+l;endifk>kend'迭代不收敛,失败1else,求解成功,xkend(1)Gauss-Saidel迭代法:根据实验原理编写matlab程序,调用GaussSeideliterative函数,首先给定误差限,确定最大迭代次数,确认矩阵A的阶,然后进行迭代狂程,靈

8、后输出结果。MatIab程序如下:function[x]=Gauss_Seidel_iterative(A,b)x0=zeros(1,length(b));tol=10A(-3);N=10;[n,n]=size(A);k=l;whilek<=Nx(l)=(b(l)-A(l,2

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