清华杨顶辉数学实验五作业

发布 2022-07-02 03:43:28 阅读 5463

第3题。

1)输入稀疏矩阵a:

>a1=sparse(1:20,1:20,3,20,20);>a2=sparse(2:

20,1:19,-1/2,20,20);>a3=sparse(3:20,1:

18,-1/4,20,20);>a=a1+a2+a2'+a3+a3';求d、l、u:

>d=diag(diag(a));l=-tril(a,-1);>u=-triu(a,1);用雅克比迭代:

>i=0;n=100;x0=[1:1:20]';b=[1:

2:39]';whilen>10^-5i=i+1;x0=d\(l+u)*x0+d\b;n=norm(x0-a\b);end>>ii=

再取一组x0和b

>i=0;n=100;x0=[1:3:58]';b=[2:

2:40]';whilen>10^-5i=i+1;x0=d\(l+u)*x0+d\b;n=norm(x0-a\b);end>>ii=

用高斯-赛德尔迭代:

i=0;n=100;x0=[1:1:20]';b=[1:

2:39]';whilen>10^-5i=i+1;x0=(d-l)\u*x0+(d-l)\b;n=norm(x0-a\b);end;ii=

再取一组x0和b

i=0;n=100;x0=[1:3:58]';b=[2:

2:40]';whilen>10^-5i=i+1;x0=(d-l)\u*x0+(d-l)\b;n=norm(x0-a\b);end;ii=

结论】两种迭代均收敛。对于第一组x0和b,雅克比迭代次数是20,高斯-赛德尔迭代次数是13,对于第二组x0和b,雅克比迭代次数是22,高斯-赛德尔迭代次数是15。可见,高斯-赛德尔迭代的速度更快。

(2)>>a=a+a1;d=diag(diag(a));l=-tril(a,-1);u=-triu(a,1);

i=0;n=100;x0=[1:1:20]';b=[1:

2:39]';whilen>10^-5i=i+1;x1=x0;x0=d\(l+u)*x0+d\b;n=norm(x0-x1,inf);endii=

不断重复上述**,得到新的结果:i=

8i=8i=

结论】收敛性和初始向量和b无关,都收敛。对角线的数越大,收敛越快。

心得】做本题的时候,一开始没有把l和u取函数的负值,导致死机,发现后改了过来。第7题。

1)从右到左共n个小格子,对每个小格子列电压方程。

i(n-1)r(n-1)=i(n)r(n)+i(n)r(n)

i(n-2)r(n-2)=[i(n-1)+i(n)]r(n-1)+i(n-1)r(n-1)..

i(n-i)r(n-i)=[i(n-i+1)+.i(n)]r(n-i+1)+i(n-i+1)r(n-i+1)..

v=(i(1)+.i(n))r(1)+i(1)r(1)

2)【模型建立】本题用线性方程组模型,将上述方程组写成矩阵模式:

记a1为元素全部是1的、含对角线的上三角矩阵,a2是主对角线为1,下次对角线为-1的矩阵,b为第一个元素为v,其余全部为0的向量,则有:a1*r+a2*r=aax=b

模型求解】用稀疏矩阵表示出a和b:>>a1=triu(ones(10));

>a2=sparse(1:10,1:10,1,10,10)+sparse(2:10,1:9,-1,10,10);

>a=a1*1+a2*6;

>b=sparse(1,1,18,10,1);

求出所有的i(1)..i(n),以及i(0):>x=a\bx=

2.00051.33440.

89070.59550.39950.

27020.18580.13240.

10110.0867>>i0=sum(x)i0=

结论】i(1)、i(2)..i(n)分别是x的第1至n个分量,i0=5.9970.

心得】通过将a拆分成特殊矩阵和稀疏矩阵的线性和,可以减少输入工作。

第9题。1)【模型建立】本题是线性方程组模型,可以化为ax=b的形式,其中a是这样一个矩阵:它的下次对角线为s1、s2...

s(n-1),它的主对角线的第一个元素为b1-1,其余元素为-1,它的第一行为b1-1、b2、b3...bn,a的其余元素为是这样一个列向量:第一个元素为0,第二行到第n行分别是h1、h2...

hn2)【模型求解】表示出矩阵a和向量b:>>a1=sparse(1:5,1:5,-1,5,5);

>a2=sparse(2:5,1:4,[0.

4,0.6,0.6,0.

4],5,5);>a3=sparse(1,1:5,[0,0,5,3,0],5,5);>a=a1+a2+a3;

>b=[0,500,400,200,100]';求出x:>>x=a\bx=

1.0e+003*

3)表示出b:>>b(1:5,1)=500;>>b(1,1)=0;求出x:>>x=a\bx=

1.0e+004*

结论】题目所求sk就是x向量的第k个分量【心得】题目第(2)问叙述不太好,“要求h1~h5为500,400,200,100,100”应改为“要求h1~h4为500,400,200,100”,这样才符合题目主干,结果也和课后答案一致。题目第(3)问叙述也不太好,“要使h1~h5均为500”应改为“要使h1~h4均为500”。

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