求解線性方程組

 

<1> LUP分解

(1)LUP分解概述:
   找出 三個N x N的矩陣L,U和P,滿足
      PA=LU           -- 式1
其中
   (1)L是一個單位下三角矩陣
   (2)U是一個上三角矩陣
   (3)P是一個置換矩陣

稱滿足式1爲矩陣A的一個LUP分解。其中矩陣A爲非奇異矩陣(若A存在轉置A-1,則稱A爲非奇異矩陣或是可逆矩陣)。

 

注:A爲線性方程組的係數矩陣。

 

(2)求解方程組的過程:

  定義線性方程組的公式:

           Ax=b              ,其中A爲係數矩陣,x爲左邊未知參數,b爲右邊結果集。定義y=Ux,則可推出如下:

       PAx=Pb  =>LUx=Pb=>

              Ly=Pb                 --式2

              Ux=y                   --式3

 

其中式2由“正向替換”求得y,式3由“逆向替換”求得x。

 

(3)執行LUP分解的過程稱爲高斯消元法。把矩陣A分解爲L和U稱爲矩陣A的LU分解。

 

 

參考文獻:<<Introduction to Algorithms>>  潘金貴..譯

  

 

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