详细实验指导见上一篇,此处只写内容啦
求如下4阶矩阵的LU分解。
• LU分解法
函数定义: function x=solvebyLU(A,b)% 该函数利用LU分解法求线性方程组Ax=b的解 flag=[exist(\'A\'),exist(\'b\')]; if flag==0 disp(\'该方程组无解!\'); x=[]; return; else r=rank(A); [m,n]=size(A); [L,U,P]=lu(A); b=P*b;% 解Ly=b y(1)=b(1); if m>1 for i=2:m y(i)=b(i)-L(i,1:i-1)*y(1:i-1)\'; end end y=y\';% 解Ux=y得原方程组的一个特解 x0(r)=y(r)/U(r,r); if r>1 for i=r-1:-1:1 x0(i)=(y(i)-U(i,i+1:r)*x0(i+1:r)\')/U(i,i); end end x0=x0\'; if flag==1 %若方程组有唯一解 x=x0; return; else %若方程组有无穷多解 format rat; Z=null(A,\'r\'); %求出对应齐次方程组的基础解系 [mZ,nZ]=size(Z); x0(r+1:n)=0; for i=1:nZ t=sym(char([107 48+i])); k(i)=t; %取k=[k1,k2...,]; end x=x0; for i=1:nZ x=x+k(i)*Z(:,i); %将方程组的通解表示为特解加对应齐次通解形式 end end end 命令行窗口输入: A=[10 7 8 7;7 5 6 5;8 6 10 9;7 5 9 10]; b=[32 23 33 31]\'; x=solvebyLU(A,b) [L,U,P]=lu(A)
运行结果:
• 不选主元素的三角分解法
%%不选主元素的三角分解法 A=[10,7,8,7;7,5,6,5;8,6,10,9;7,5,9,10]; %A=[6,2,1,-1;2,4,1,0;1,1,4,-1;-1,0,-1,3]; b=[32;23;33;31]; [m,n]=size(A); L=zeros(m,n); U=zeros(m,n); y=zeros(m,1); x=zeros(m,1); for i=1:m U(1,i)=A(1,i); L(i,1)=A(i,1)/U(1,1); end for k=1:m-1 for j=k+1:m U(k+1,j)=A(k+1,j); L(j,k+1)=A(j,k+1)/U(k+1,k+1); for r=1:k U(k+1,j)=U(k+1,j)-L(k+1,r)*U(r,j); L(j,k+1)=L(j,k+1)-L(j,r)*U(r,k+1)/U(k+1,k+1); end end L(k+1,k+1)=1; end y(1,1)=b(1,1); for i=2:m y(i,1)=b(i,1); for r=1:i-1 y(i,1)=y(i,1)-L(i,r)*y(r,1); end end x(m,1)=y(m,1)/U(m,m); for i=m-1:-1:1 x(i,1)=y(i,1)/U(i,i); for r=i+1:m x(i,1)=x(i,1)-U(i,r)*x(r,1)/U(i,i); end end
运行结果: