1.填空题
(1) 设x = (1, -1, 2)T,那么,,
(2) 设矩阵,那么,
(3) 矩阵,则A的条件数
(4) 已知A为n阶对称矩阵,且ρ(A) = 3,那么
(5) 线性方程组的性态是衡量方程组的解对扰动(误差)的敏感程度的,若较小的扰动带来解的较大变化,那么称方程组是病态的,否则称为良态的.一般如果系数矩阵A的条件数cond(A) 时,方程组是病态的.
(6) 对任一n维向量x =(x1, x2,…,xn)T,不同的范数,其值不同,但总满足下面关系式
2.判断题
(1) 对任何非奇异矩方阵A,都有cond (A) ≥ 1. ( )
(2) 对任何非奇异矩方阵A的任一范数,都有ρ(A) ≥ ||A||. ( )
(3) 若线性方程组的系数矩阵A的各元素间量级差异很大且无一定规律,或者某些行(列)近似线性相关,则方程组可能为病态的. ( )
(4) 方程组的性态是其固有性质,任何方法都不可能改变其病态程度.
( )
3.设矩阵,求||A||p ( p = 1, 2, ∞)和ρ(A).
4.证明:对于矩阵A范数,如果,则:
5.填空题
(1) 已知线性方程组Ax = b为:
① 给右端项b一扰动,取无穷大范数,利用公式
估计解x的相对误差,求得
,
,
从而
② 给系数矩阵A一扰动,取无穷大范数,利用公式
估计解x的相对误差,求得
从而
(2) 希尔伯特(Hilbert)矩阵(又称坡度阵)
是有名的病态阵,当n = 3时,,且随着阶数的增大,条件数迅速增大.
6.给定线性方程组
(1) 分别写出雅可比和高斯-塞德尔迭代格式,并判断它们的收敛性.
(2) 取初值x (0) = (0, 0, 0)T,用(2)中收敛的迭代格式求解(保留到小数点后4位).
7.填空题
(1) 将方程组
中方程的顺序由“①-②-③”调整为能使雅可比和高斯-塞德尔迭代收敛.
(2) 用高斯-塞德尔迭代法求解线性方程组
那么迭代格式.(填“收敛”或“不收敛”)
(3) 解线性方程组的高斯-赛德尔迭代格式为
8.判断题
(1) 对线性方程组Ax = b构造的雅可比、高斯-塞德尔和超松弛迭代格式的收敛性仅与方程组的系数矩阵A有关,而与迭代初值x (0)无关. ( )
(2) 高斯-塞德尔迭代格式一定比雅可比迭代格式收敛速度快. ( )
(3) 若方阵A严格对角占优,则A非奇异.
( )
(4) 对收敛的迭代格式,在迭代计算的过程中,不怕中途出错.
( )
9.对方程组
用超松弛迭代(取ω = 1.1)求解,取初值x(0) = (0, 0, 0)T,并精确到小数点后3位.
9.分别用高斯消去法,列主元消去法解下列方程组((1),(2)用具有舍入的位浮点数进行计算,(3)用于浮点数计算),并比较计算结果。
(1)
(2)
(3)
10.
设有线性方程组
试用高斯消去法,列主元消去法,完全选主元消去法解此方程组(且具有舍入的位浮点数进行计算),比较计算结果。
11.设为对称矩阵,且,经高斯消去法一步后,A约化为
试证明亦是对称矩阵。
12.设,其中U为上三角阵(或下三角阵。)
(1)计算解所需要的乘除法次数。
(2)设为非奇异的上三角阵,试推导求的递推公式。
13.设是指标为的初等下三角阵,求证:当时,则也是一个指标为的初等下三角阵。
14.试推导矩阵的Crout分解的计算公式,其中为下三角阵,为单位上三角阵。
15.设为对称正定,试证明
(1)的对角元素,
(2)经过高斯消去法一步,约化为
则亦是对称正定阵。
16.用高斯-约当方法求A的逆:
17.用改进的平方根法解方程组:
18.用追赶法解方程组:
19.试用部分选主元三角分解法解方程组:
20.设:,(1)计算。
(2)计算,及
21.设,其中为非奇异矩阵,则
(1)为对称正定矩阵。
(2)。
22.设,求证:(1)(2)
23.如果P为正交矩阵,求证。
24.选择题
当n阶方阵A满足条件( )时,线性方程组Ax = b有唯一解.
(A) A非奇异 (B)
R(A) ≠ 0
(C) R(A)
< n (D)
以上都不对
25.填空题
(1) 如果一种算法在计算中舍入误差积累迅速增长,无法控制,造成结果失真,则称这一算法是数值不稳定的,反之是数值稳定的.高斯消去法是的算法.
(2) 解线性方程组的直接法有消去法与列主元消去法,其中有利于控制误差的增长,这是因为它能有效克服“小”主元带来的现象,从而有效控制误差的增长.
(3) 过三点(1, 1)、(2, -1)和(3, 1)的抛物线为
(4) 用列主元高斯消去法,对方程组的增广矩阵作初等变换,当进行至
时,下一步所选主元为
26.用高斯消去法求解方程组:
27.用列主元消去法求解方程组(计算结果保留到小数点后3位)
28.判断题
(1) 当矩阵A的各阶前主子式都不等于零时,可唯一地分解为一个单位下三角阵L和一个上三角阵U的乘积. ( )
(2) 若不计舍入误差,LU分解法是求解线性方程组的精确方法. ( )
(3) LU分解法中的U就是高斯消去法得到的上三角方程组的系数矩阵. ( )
29.用矩阵的LU分解法求解线性方程组Ax = b,其中
,
30.用LU紧凑格式分解法求解线性方程组Ax = b,其中
,
31.选择题
(1) 当矩阵A满足条件( )时,解方程组Ax = b的LU分解法就可用改进的平方根法(或称改进的乔累斯基分解法)来求解,从而减少计算量.
(A) A对称正定 (B)
A的所有顺序主子式都大于零
(C) 选项(A)、(B)结合 (D)
A非奇异
(2) 当方程组Ax = b的系数矩阵为三对角矩阵时,由对A的LU分解公式,可得到求解三对角方程组的( )
(A) 乔累斯基分解法 (B)
追赶法
(C) LDLT分解法 (D)
以上选项都不对
32.填空题:用改进的平方根法(或改进的乔累斯基分解法)求解线性方程组:
对其增广矩阵进行如下的紧凑格式分解:
得到等价的三角形方程组为
, 回代解得
33.用追赶法求解方程组: