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1、5 向量和矩阵的范数,1向量的范数,定义1:设X R n,表示定义在Rn上的一个实值函数,称之为X的范数,它具有下列性质:,(3)三角不等式:即对任意两个向量X、Y R n,恒有,(1)非负性:即对一切X R n,X 0,0,(2)齐次性:即对任何实数a R,X R n,,设X=(x1,x2,xn)T,则有,(1),(2),(3),三个常用的范数:,推论:Rn上定义的任何两个范数都是等价的。,对常用范数,容易验证下列不等式:,矩阵范数的基本性质:,(1)当A=0时,0,当A 0时,0,(2)对任意实数和任意A,有,(3)对任意两个n阶矩阵A、B有,(4)对任意两个n阶矩阵A、B,有,2矩阵的范
2、数,定义3:设A为n 阶方阵,Rn中已定义了向量范数,则称 为矩阵A的相容范数,记为。,矩阵的相容范数:,矩阵的F范数:,定理8:设n 阶方阵A=(aij)nn,则,()与 相容的矩阵范数是,()与 相容的矩阵范数是,其中1为矩阵ATA的最大特征值。,()与 相容的矩阵范数是,矩阵相容范数的性质:,(1),(2)对任意向量XRn,和任意矩阵A,有,(3),求解 时,A 和 的误差对解 有何影响?,设 A 精确,有误差,得到的解为,即,绝对误差放大因子,又,相对误差放大因子,4.线性方程组的性态和解的误差分析,2 Error Analysis for.,设 精确,A有误差,得到的解为,即,Wai
3、t a minute Who said that(I+A1 A)is invertible?,(只要 A充分小,使得,大,定义5:设A 为n 阶非奇矩阵,称数 为矩阵A的条件数,,条件数的性质:,)cond(A)1,)cond(kA)=cond(A)k 为非零常数,)若,则,记为cond(A)。,cond(H2)=,27,cond(H3),748,cond(H6)=,2.9 106,cond(Hn)as n,注:一般判断矩阵是否病态,并不计算A1,而由经验得出。行列式很大或很小(如某些行、列近似相关);元素间相差大数量级,且无规则;主元消去过程中出现小主元;特征值相差大数量级。,近似解的误差估计及改善:,设 的近似解为,则一般有,cond(A),改善方法:,Step 1:近似解,Step 2:,Step 3:,Step 4:,若 可被精确解出,则有 就是精确解了。,经验表明:若 A 不是非常病态(例如:),则如此迭代可达到机器精度;但若 A 病态,则此算法也不能改进。,