به محفل ریاضی ایرانیان خوش آمدید! لطفا برای استفاده از تمامی امکانات عضو شوید
+2 امتیاز
4,922 بازدید
در دبیرستان و دانشگاه توسط

روش تجزیه $LU$ ماتریس با محورگیری جزئی و کلی را لطفا با ذکر مثال شرح دهید.

1 پاسخ

می توانید به پاسخ(ها) امتیاز دهید یا آن را انتخاب کنید.

+3 امتیاز
توسط erfanm (13,881 امتیاز)

ماتریس $A= \begin{bmatrix}2 & 3 \\6 & 7 \end{bmatrix} $ را در نظر بگیرید ابتدا می خواهیم تجزیه ای به صورت $ LU $ را برای این ماتریس بنویسیم برای این کار ماتریس $ U $ را به صورت $ \begin{bmatrix} u_{11} &u_{12} \\0 & u_{22} \end{bmatrix} $ و$ L $ را به صورت $ \begin{bmatrix} l_{11} &0 \\l_{21} & l_{22} \end{bmatrix} $ در نظر میگیریم برای بدست آوردن تجزیه چندین روش داریم که از روش دولیتل استفاده میکنم یعنی عناصر قطر اصلی $ L $ را $1$ در نظر میگیرم پس داریم:

$$A= \begin{bmatrix} 1 &0 \\l_{21} & 1 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} u_{11} &u_{12} \\0 & u_{22} \end{bmatrix} = \begin{bmatrix}u_{11} & u_{12} \\l_{21}u_{11} & l_{21}u_{12} +u_{22} \end{bmatrix} $$ پس داریم: $$ L=\begin{bmatrix} 1 &0 \\3 & 1 \end{bmatrix} ,U=\begin{bmatrix} 2 &3 \\0 & -2 \end{bmatrix}$$

با روش حذفی گاوسی داریم: $A= \begin{bmatrix}2 & 3 \\6 & 7 \end{bmatrix} \Rightarrow \begin{bmatrix}2 & 3 \\0 & -2 \end{bmatrix} $ که همان $ U $ بدست آمده در بالا است. برای محور گیری جزئی در مرحله ی اول اگر بین عناصر ستون اول بیشتری مقدار را $ a_{r1} $ داشته باشد سطر $r $ام را با سطر اول جابجا میکنیم تا $ a_{11} = max_{1 \leq j \leq n} a_{1j} $ باشد در اینجا کافیست سطر دوم را با سطر اول جایگذاری کنیم.لذا ماتریس به $ \begin{bmatrix}6 & 7 \\2 & 3 \end{bmatrix} $ تبدیل می شود که از روش حذفی گاوس ماتریس بالا مثلثی به صورت $ \begin{bmatrix}6 & 7 \\0 & \frac{2}{3} \end{bmatrix} $ است و با جایگذاری $ \begin{bmatrix} l_{11} &0 \\l_{21} & l_{22} \end{bmatrix} $ ماتریس پایین مثلثی $ \begin{bmatrix}1 & 0 \\ \frac{1}{3} & 1 \end{bmatrix} $ بدست می آید.

برای محور گیری کلی بین سطرهای زیر $ a_{11} $ و ستون های بعد آن دنبال درایه ای میگردیم که از همه بزرگتر باشد که در اینجا درایه ی $a_{22}=7 $ است ابتدا سطر $2$ را با$1$ عوض میکنیم سپس ستون $2$ را با ستون $1$ عوض می کنیم تا ماتریس $ \begin{bmatrix}7 & 6 \\3 & 2 \end{bmatrix}$ بدست آید حال از روش حذفی گاوس ماتریس بالا مثلثی $\begin{bmatrix}7 & 6 \\0 & \frac{-4}{7} \end{bmatrix} $ بدست می آید و با جایگذاری ماتریس پایین مثلثی $\begin{bmatrix}1 & 0 \\ \frac{3}{7} & 1 \end{bmatrix} $ بدست می آید.

ریاضیدان، کسی است که شباهت ها را بین قضایا دریابد. ریاضیدان بهتر کسی است که بتواند شباهت بین برهان ها را ببیند. بهترین ریاضیدان کسی است که بتواند به شباهت بین نظریه ها توجه کند. و می توان تصور کرد که ریاضیدان نهایی کسی است که بتواند شباهت بین شباهت ها را مشاهده کند.
...