数值分析第4章矩阵特征值与特征向量的计算.ppt
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第四章 特征值与特征向量的计算;幂法 用于计算矩阵按模最大的特征值及其相应的特征向量, 特别适用于大型稀疏矩阵.;设A为n阶实矩阵, 其特征值为?1, ?2, …, ?n, 相应的特征向量为u1, u2, …, un. 且满足条件 ;? 幂法基本思想;设t1不为零.;? 如果x(0)的选取恰恰使得t1=0, 幂法仍能进行. 因为计算过程中会有舍入误差, 迭代若干次后, 必然会产生一个向量x(k), 它在u1方向上的分量不为零, 这样以后的计算就满足所设条件.;? 归一化过程;? 幂法的计算公式;定理 设n阶实矩阵A有n个线性无关的特征向量u1, u2, …, un, 主特征值?1满足| ?1 | |?2 | ? |?3 | ? … ? | ?n |, 则对任取非零初始向量x(0)=y(0)?0 (t1?0), 按下述方法构造向量序列 {x(k)}, {y(k)} ;? 幂法特别适用于求大型稀疏矩阵的主特征值和相应的特征向量.;例 用幂法求矩阵;;? 应用幂法计算矩阵A的主特征值的收敛速度主要由比值 r=|?2/?1|来决定, 但当r接近于1时, 收敛可能很慢. 这时可以采用加速收敛的方法.;? 仍设A有主特征值?1, 且;例;? 原点移位法使用简便, 不足之处在于?0的选取十分困难, 通常需要对特征值的分布有一大概的了解, 才能粗略地估计?0, 并通过计算不断进行修改.;若 {ak} 线性收敛于a, 即;可以证明;例 用Aitken加速法求矩阵;反幂法 用于计算矩阵按模最小的特征值及其特征向量, 也可用来计算对应于一个给定近似特征值的特征向量, 是目前求特征向量最有效的方法.;设A为n阶实可逆矩阵,其特征值满足;? 对于A?1应用幂法迭代,可求得矩阵A?1的主特征值1/ ?n, 从而求得A的按模最小的特征值?n.;? 反幂法迭代公式为;定理 设A为非奇异矩阵且有n个线性无关的特征向量,其对应的特征值满足;? 在反幂法中也可用原点移位法来加速迭代过程或求其他特征值及特征向量.;? 原点移位反幂法;为了节省计算量,可以先对A-?*I 作三角分解;? 原点移位反幂法计算公式;? 在一定条件下,有;例 用反幂法求;上机作业
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