数值分析上机作业

发布 2022-09-05 09:53:28 阅读 8304

第三章矩阵特征值与特征向量的计算。

---学习小结。

姓名班级学号

一、 本章学习体会。

通过本章的学习,主要学习了幂法和反幂法,jacobi方法,qr方法,刚开始对平面旋转学的不是很好,特别是在求和单位向量平行的时候,假如e1=(1,0,0)t会求,但是,变为e2=(0,1,0)t后,就有点摸不着头脑,不过,最后还是弄会了。

二、 本章知识梳理。

3.1.1 幂法(用于计算矩阵的按模为最大的特征值和相应的特征向量)

第一种幂法迭代格式:

第二种幂法迭代格式:

作为的近似值,作为a的属于的特征向量。

3.1.2 反幂法。

第一种反幂法迭代格式:

作为的近似值,作为a的属于的特征向量。还可以用带原点平移的反幂法求矩阵a的某个特征值。

3.3 qr方法。

3.3.1 矩阵的qr分解。

设是单位向量,令,则是对称正交矩阵,称为householder矩阵。

引理3.1 设有非零向量和单位向量,必存在householder矩阵,使得,其中是实数,并且。(可取)

定理3.2 任何实矩阵a总可以分解为一个正交矩阵q与一个上三角矩阵r的乘积。

设不全为零,令。

取)对第j列,不全为零,令,并继续计算。

最终得到是一个上三角矩阵。则,且。

3.3.2 矩阵的拟上三角化。

设不全为零,令。

取)对第j列,不全为零,令,并继续计算。

最终得到为拟上三角矩阵,令,则。

3.3.3 带双步位移的qr方法。

基本qr方法的迭代公式是。

三、 本章思考题。

用乘幂法计算矩阵按模最大特征值和相应的特征向量。取。

其中。解:

相应特征向量取。

四、 本章测验题。

用平面旋转变换和反射变换将向量x=(2,3,0,5)t变为与单位向量e1=(1,0,0,0)t平行的向量。

解平面旋转变换变x为与e1平行的向量。

记x=(x1,x2,x3,x4)t=(2,3,0,5)t。首先,消去x2=3的旋转变换为。

cosθ= sinθ==

p12=故y=p12x=(,0,0,5)t。其次消去y的第四个分量y4=5,其变换为。

cosθ==sinθ=

p14=因此p14p12x= e1,所用变换为t= p14p12=

用反射变换化x为与e1平行的向量。根据反射变换公式,有σ=sign(x1)2=

=x+σe1=(2+,3,0,5)t

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