题目
设 Ax=b 的系数矩阵 A=} 10 & -2 & -1 -2 & 10 & -1 -1 & -2 & 5 ,判断 Jacobi 迭代法和 G-S 迭代法的收敛性()(雅可比迭代法与高斯-塞德尔迭代法及其收敛性)A. Jacobi 收敛B. G-S 收敛C. 都不收敛D. 都收敛
设 $Ax=b$ 的系数矩阵 $A=\begin{bmatrix} 10 & -2 & -1 \\ -2 & 10 & -1 \\ -1 & -2 & 5 \end{bmatrix}$,判断 Jacobi 迭代法和 G-S 迭代法的收敛性()(雅可比迭代法与高斯-塞德尔迭代法及其收敛性)
A. Jacobi 收敛
B. G-S 收敛
C. 都不收敛
D. 都收敛
题目解答
答案
D. 都收敛
解析
考查要点:本题主要考查Jacobi迭代法和G-S迭代法的收敛性条件,以及如何通过系数矩阵的性质判断迭代法的收敛性。
解题核心思路:
- Jacobi迭代法收敛性:当系数矩阵$A$是严格对角占优矩阵时,Jacobi迭代法收敛。
- G-S迭代法收敛性:当$A$是严格对角占优矩阵或对称正定矩阵时,G-S迭代法收敛。
- 关键步骤:验证矩阵$A$是否严格对角占优,或是否对称正定。
破题关键点:
- 严格对角占优:每一行的对角元素绝对值大于该行其他元素绝对值之和。
- 对称正定:矩阵对称且所有顺序主子式为正。
严格对角占优验证
矩阵$A$的三行验证如下:
- 第一行:$|10| = 10 > |{-2}| + |{-1}| = 3$;
- 第二行:$|10| = 10 > |{-2}| + |{-1}| = 3$;
- 第三行:$|5| = 5 > |{-2}| + |{-1}| = 3$。
结论:矩阵$A$是严格对角占优矩阵。
迭代法收敛性判断
- Jacobi迭代法:因$A$严格对角占优,Jacobi迭代法收敛。
- G-S迭代法:因$A$严格对角占优且对称正定(对称且对角线正,各阶主子式正),G-S迭代法也收敛。