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矩阵理论 课件 第6章第3节矩阵的QR分解.ppt

发布:2025-04-20约6.56千字共36页下载文档
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解:法1利用Householder变换于是记=QR 法2利用Givens变换法3利用Schmidt正交化方法将矩阵A的列正交化得:于是THANKYOU感谢观看***矩阵的QR分解6.3在6.1节中,以初等变换为工具得到了矩阵的三角分解,但是这种方法并不能消除病态方程组不稳定的问题.本节将以酉变换为工具,给出矩阵的QR分解方法.它不仅为计算特征值的数值方法提供理论依据,并且是求解线性方程组的一个重要工具,因此在数值代数中起着重要作用.定义6.4如果方阵可以分解成一个酉(正交)矩阵与一个复(实)上三角矩阵的乘积,即则称上式为的一个QR分解.矩阵的QR分解的三个常用方法:(1)基于Schmidt正交化;(2)基于Givens变换;(3)基于Householder变换。Schmidt正交化求矩阵的QR分解定理6.7如果阶方阵非奇异,则存在酉(正交)矩阵与一个复(实)上三角矩阵,使得,且除去相差一个对角元的模(绝对值)全为1的对角因子外,上述分解是唯一的.证明把矩阵按列分块,因为非奇异,所以向量组线性无关.由向量组的Schmidt正交化方法可得其中,则写成矩阵形式对单位化可得于是记,则是酉(正交)矩阵令由于为正实数,是对角线元素为正数的上三角矩阵,因此有以下QR分解证明唯一性:反证法.设还存在另一个QR分解,即则又因为为上三角矩阵,所以这表明为酉(正交)矩阵,而且是对角元素模(绝对值)全等于1的对角阵,从而这种分解方法称为正交化方法。推论6.5设矩阵且,则存在阶酉(正交)矩阵和阶对角线为正数的复(实)的上三角矩阵,使得证明设,则维列向量组线性无关,将其扩充成的基,并将它标准化、正交化为,由定理6.7可知,存在对角线为正数的复(实)上三角矩阵,使得其中,阶矩阵,阶矩阵都是对角线为正数的复(实)上三角矩阵.令则由分块矩阵的乘法性质得推论6.6设是阶实对称正定矩阵,则存在对角线为正数的是上三角矩阵,使得证明因为是阶实对称正定矩阵,故存在阶实可逆矩阵,使得.由定理6.7可得,存在正交矩阵和对角线为正实数的是上三角矩阵,使得,于是例6.8用Schmidt正交化方法求的QR分解.解的列向量,将其正交化得再单位化于是故定义6.5设实数和满足,则称阶方阵

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