本章介绍了在计算机上解方程组(线性方程组和非线性方程组)的数值方法。
在解线性方程组的高斯消去法中,我们引进了选主元的技巧,从而导出了解线性方程组的完全主元消去法和列主元消去法。选主元素消去法是数值稳定的方法,且一般具有较高精度,因此,选主元素消去法是目前在计算机上解中、小型稠密矩阵方程组(计算机内存能够存放的全部元素)或带状方程组可靠而有效的方法。
解三对角矩阵的方程组(的对角元占优)的追赶法,解对称正定矩阵方程组的平方根法都是三角分解法,且都是数值稳定的方法,这些方法不选主元素,也具有较高精度。平方根法在计算机上被广泛用来解对称正定矩阵方程组。
对于求解大型稀疏矩阵方程组,由于直接法受到计算机内存容量的限制,这时采用迭代法是合适的。比较有效的迭代法是迭代法,且
迭代法应用广泛。在使用
迭代法解线性方程组时,应选取较佳的松弛因子,使得收敛得到加速。
本章还介绍了向量、矩阵的范数、矩阵的条件数和病态方程组的概念,这些都是数值计算中一些基本概念。对于不是过分病态的方程组可用迭代改善法求解,一般可获得较高精度的解。
牛顿法是解非线性方程组的一个重要的方法,它具有二阶收敛速度,一般要求初始向量要选取在解的邻近,如果初值向量选取不好,牛顿法可能不收敛。