使用LU分解求解线性方程组

有如下方程组

,当矩阵 A 各列向量互不相关时, 方程组有位移解,可以使用消元法求解,具体如下:

使用消元矩阵将 A 变成上三角矩阵

使用消元矩阵作用于向量 b,得到向量 c,

Ax=b 消元后变为

,即

, 由于

为上三角矩阵, 使用回带法即可求解方程组。

对矩阵

做如下运算

。在消元过程中,已知

,如何求解

呢?

表示将矩阵A的第二行乘以 1 再加上矩阵A的第三行得到矩阵B的第三行,矩阵B的第一二行于矩阵A的第一二行保持一致。根据语义,

表示将矩阵B的第二行乘以 -1 再加上矩阵B的第三行得到矩阵A的第三行,矩阵A的第一二行于矩阵B的第一二行保持一致。

通过以上观察,

仅需将对角线下元素相加即可得到,

,在矩阵消元过程中,对消元系数取反,然后放在相应的位置即构成了

,也就是 L 。同时,消元法记录下了 U,则有 Ux=c, b=Lc。

由于 L 为下三角矩阵,根据 Lc=b, 可求解 c;U 为上三角矩阵, 根据 Ux=c 可求解 x。

在消元过程中,如果遇到主元位置上为 0 情况时,需要使用行变换矩阵使消元过程得以继续,PAx=Pb,P为行变换矩阵,记录矩阵 L,U,P,可实现LU分解,过程如下:

有方程组

,对矩阵

进行LU分解:

1)

2)

3)由于

为 0,需要交换2,3行,则有:

,交换L矩阵中小于第二列下变换因子位置,即交换

元素位置;

4)由于 Lc=Pb, 可计算出 c:

5)由于 Ux=c,可计算出 x:

相关推荐
AI服务老曹12 小时前
视觉算法模型管理性能优化指南:多版本平滑升级、灰度与快速回滚实战
算法·性能优化
ccLianLian12 小时前
数理基础·高等数学摘要
线性代数·概率论
l12586512 小时前
# RAG重排序实战:硅基流动bge-reranker-v2-m3在线API vs 本地CrossEncoder,一篇讲透两种方案
数据库·人工智能·python·深度学习·算法·机器学习·langchain
创世宇图12 小时前
【AI量化交易实战】第06讲:小雅再升级——Talib指标库与K线形态量化
算法
机器学习之心12 小时前
CPO-SVR:用冠豪猪优化算法给支持向量回归机“自动调参“,一次预测多个指标
算法·回归·cpo-svr
Super 含13 小时前
Android 启动优化(三):Perfetto 实战——启动时间到底花在哪里?
jvm·算法
地平线开发者13 小时前
征程6|YOLOv5x 在 Horizon J6 平台的完整部署实战(上)
算法
青 春 记 忆13 小时前
LeetCode 104. 二叉树的最大深度|Python 解法详解
python·算法·leetcode
watersink13 小时前
机器学习关联分析
人工智能·算法·机器学习
牛油果子哥q13 小时前
C++STL算法超全精讲:排序/查找/去重/遍历/最值/合并全套API、仿函数、Lambda适配、实战避坑
开发语言·c++·算法