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幂法,反幂法求解矩阵最大最小特征值及其对应的特征向量

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幂法,反幂法求解矩阵最大最小特征值及其对应的特征向量幂法,反幂法求解矩阵最大最小特征值及其对应的特征向量 数值计算解矩阵的按模最大最小特征值及对应的特征向量 一.幂法 1. 幂法简介: 当矩阵A满足一定条件时,在工程中可用幂法计算其主特征值(按模最大) 及其特征向量。矩阵A需要满足的条件为: |,|,|,|,...,|,|,0,,为A的特征值(1) 12ni x,x,...,x(2) 存在n个线性无关的特征向量,设为 12n1.1计算过程: n(0)(0)对任意向量x,有x,,u,,不全为0,则有 ,iii,1i (k,1)(k)k,1(0),,,xAx...Ax ...
幂法,反幂法求解矩阵最大最小特征值及其对应的特征向量
幂法,反幂法求解矩阵最大最小特征值及其对应的特征向量 数值计算解矩阵的按模最大最小特征值及对应的特征向量 一.幂法 1. 幂法简介: 当矩阵A满足一定条件时,在工程中可用幂法计算其主特征值(按模最大) 及其特征向量。矩阵A需要满足的条件为: |,|,|,|,...,|,|,0,,为A的特征值(1) 12ni x,x,...,x(2) 存在n个线性无关的特征向量,设为 12n1.1计算过程: n(0)(0)对任意向量x,有x,,u,,不全为0,则有 ,iii,1i (k,1)(k)k,1(0),,,xAx...Ax nn11k,k,,,Aαuαλu,,iiiii 11i,i, ,,,, k,1k,1k,1n2,,,,,λu()au?()au11122nn,,,,11,, k,1,,,u111 ,2||可见,当越小时,收敛越快;且当k充分大时,有,1 11(k,)k,1(k,),,,xu,x,111(k,1),,,,x1,对应的特征向量即是。 )(k)(kkx,xu,,,111, 2 算法实现 ,(1).输入矩阵A,初始向量x,误差限,最大迭代次数N (k)x(k),(2).k,1,,0;y,(k)max(abs(x) ,(3).计算x,Ay,,max(x); ,,,,(4).若|,|,,输出,y,否则,转(5) (5).若 k,N, 置k,k,1,,,,,转3 ,否则输出失败信息,停机. 3 matlab程序代码 function [t,y]=lpowerA,x0,eps,N) % t 为所求特征值,y是对应特征向量 k=1; , z=0; % z 相当于 y=x0./max(abs(x0)); % 化初始向量 x=A*y; % 迭代格式 b=max(x); % b 相当于 , if abs(z-b)要求
t=max(x); return; end while abs(z-b)>eps && keps && keps && k0 ||aa(index)==0 r=r; else r=-r; end end end 类似可得按模最小特征值和特征向量的代码如下:与上面类似,所不同的只 是迭代格式不同. function [r,y]=invaitken(A,x0,eps,n) k=1; a0=0; a1=1; r0=1; y=x0./max(abs(x0)); [L,U]=lu(A); % 迭代格式的不同 z=L\y; x=U\z; a2=max(abs(x)); r=a0-(a1-a0)^2/(a2-2*a1+a0); if (a2-2*a1+a0)==0 disp "初始向量迭代失败" return; end if abs(r-r0)eps && k0 ||aa(index)==0 r=1/r; else r=-1/r; end end 4. 计算Hilb矩阵特征值 此处不再举例,而是直接应用于15阶Hilb矩阵,初始向量选为ones(15,1),结果如下,并将结果与幂法和反幂法得到结果比较 这与幂法得到的特征值和特征向量一致,表明算法和代码正确;同理,最小特征值结果如下: 这与反幂法得到的结果一致,表明结果正确。 五,对称矩阵的Rayleigh商加速法 1.简介与原理 TxAxA为对称矩阵,设x,0,则称R(x),为关于A的Rayleigh商 Txx原理如下: ,,设为的特征向量,即X,0AX,Xiiiii用X左乘上式有:i (k),x(k)y,,(k)max(x),,,(k1)(k)x,Ay这称为Rayleigh商加速法。,,(k)T(k1) ,(y)x(k)R(y),,(k)T(k)(y)(y),, (k)x(k)(k)其中,R(y),,y,1(k)max(x) 2. 算法实现 ,(1).输入矩阵A,初始向量x,误差限,最大迭代次数N, x(2).置k1, r0,y,,,,0max(abs(x)) Tyx(3).xA*y,r,,Tyy (4).若|rr|,输出r,y,停机,否则转(5),,,,0 x(5).若kN,置kk1, rr,y, 转(3);,,,,,0max(abs(x)) 否则输出失败信息,停机. 3. Matlab程序代码 function [r,y]=rayleigh(A,x0,eps,n) % r 是特征值,y是特征向量 k=1; r0=0; y=x0./max(abs(x0)); x=A*y; % 迭代格式计算新的x r=dot(y,x)/dot(y,y); % Reyleigh商 if abs(r-r0)eps && keps && k
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