Gauss消元的部分主元法和完全主元法(补充)
本文主要是对下文的补充,而补充的主要内容就是如何直接求出(手动)部分主元法的P矩阵和L矩阵:
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在我之前写的文章中,我留下了一个问题。那就是,如果在高斯消元的过程中使用了行交换(或者列交换),怎么才能像不选主元法那样直接写出标准的下三角L矩阵,以及对应的P矩阵,使得:PA=LU。后面,分别有两个热心的网友留言,并进行了答复。其中有一个网友的留言,我已经做了验证,正确的算法补充到了原文中。后来,又有一位网友留言,同时推荐了一本书(如下图):
这里面详细介绍了直接写出标准下三角矩阵L和置换矩阵P的办法。且,这本书里的方法和我前文中的方法不完全一样(可以说更好),但也有相似之处,现在我就把数中的方法写出来。由于那本书中对矩阵的命名和我前文的命名有很大的不同,这里我依然沿用原书中的命名。
1,首先,依然沿用原来的例子:
就不选主元法而言,这本书并没有使用基本消元矩阵E来记录高斯消元的过程。而是把主元下所有的元素的消元过程都放在一个矩阵中(或者说是用一个矩阵来记录一整列的消元过程),书中用带有下标的L矩阵表示。
为了便于比较,我这里也把用消元矩阵E来表示的消元过程用和他类似的方式画下来了:
前者是用来表示(或记录)消元的过程,而后者是用来表示消元的过程。而且,从上面的列子,我们可以看出对于4x4的矩阵而言:
2,他同样用到了基本消元矩阵的两个性质:
1,若要计算基本消元矩阵的逆,只需改变矩阵中第x行,第y列元素的符号即可。
例如(这不是本文起始处Ax=b所对应的消元矩阵):
6个消元矩阵的逆(只需改变对应元素的符号即可)
2,要求多个的消元矩阵(例子中为消元矩阵的逆)的乘积,只需在单位矩阵I中,逐一填入对应位置的值即可。
例如:
只不过,在这个作者的书中,他是以整列为单位操作的(即,以L矩阵为单位处理的),如下:
并且,他把消元矩阵E的两个属性称为两个LUCK“ two stroke of luck”。
Luck 1(20.4):等同于消元矩阵E的第一条属性,即,逆矩阵只需改变对应元素的符号即可:
Luck 2(20.5):等同于消元矩阵E的第二天属性,即,要求多个E的乘积,只需把E中的元素逐一填入单位矩阵I中对应的位置即可。
参考文献(鸣谢):
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