Calcul Numeric

Documente similare
Calcul Numeric

Ecuatii si sisteme de ecuatii neliniare 1 Metoda lui Newton Algorithm 1 Metoda lui Newton pentru ecuaţia f(x) = 0. Date de intrare: - Funcţia f - Apro

gaussx.dvi

METODE NUMERICE ÎN INGINERIE

Microsoft Word - cap1p4.doc

Metode Numerice

Spatii vectoriale

FIŞA DISCIPLINEI 1. Date despre program 1.1 Instituţia de învăţământ superior Universitatea Alexandru Ioan Cuza din Iaşi 1.2 Facultatea Facultatea de

PROGRAMA CONCURSULUI NAŢIONAL

Calcul Numeric

Microsoft Word - D_ MT1_II_001.doc

ALGORITHMICS

Microsoft Word - probleme_analiza_numerica_ses_ian09.rtf

Cursul 12 (plan de curs) Integrale prime 1 Sisteme diferenţiale autonome. Spaţiul fazelor. Fie Ω R n o mulţime deschisă şi f : Ω R n R n o funcţie de

Diapositive 1

Curs 8: Tehnica divizării (I) Algoritmi si structuri de date - Curs 8 1

Analiz¼a Matematic¼a - Curs 6 M¼ad¼alina Roxana Buneci

Clasa IX 1. O lăcustă face salturi, fiecare salt în linie dreaptă şi de două ori mai lung ca precedentul. Poate vreodată lăcusta să revină în punctul

Teoreme cu nume 1. Problema (Năstăsescu IX, p 147, propoziţia 5) Formula lui Chasles Pentru orice puncte M, N şi P avem MN + NP = MP.

I. Partea introductivă Proiectul unității de învățare CONCEPTUL DE MATRICE ŞCOALA: Colegiul Național Petru Rareș Suceava CLASA: a XI a- matematică / a

ALGORITMICĂ. Seminar 3: Analiza eficienţei algoritmilor - estimarea timpului de execuţie şi notaţii asimptotice. Problema 1 (L) Să se determine număru

I

CONCURSUL NAŢIONAL DE MATEMATICA PANAITOPOL EDIŢIA a X-a, TULCEA, 21 aprilie 2018 Clasa a VII - a 1. Se consideră numerele reale x, y şi z, cel puţin

LOGICA MATEMATICA SI COMPUTATIONALA Sem. I,

CONCURSUL NAŢIONAL DE MATEMATICĂ APLICATĂ ADOLF HAIMOVICI Etapa locală, 24 februarie 2017 PROFIL TEHNIC ŞI SERVICII, RESURSE NATURALE, PROTECŢIA MEDIU

PAS cap. 2: Reprezentări rare p. 1/35 Prelucrarea avansată a semnalelor Capitolul 2: Reprezentări rare Bogdan Dumitrescu Facultatea de Automatică şi C

Cursul 8 Funcţii analitice Vom studia acum comportarea şirurilor şi seriilor de funcţii olomorfe, cu scopul de a dezvălui o proprietate esenţială a ac

CURBE BÉZIER În CAGD se utilizează adesea curbele polinomiale, adică acele curbe definite de o parametrizare polinomială: C : [a, b] R 3 C(t) = (x(t),

Seminar 6 1. Reprezentaţi printr-o integrală Fourier funcţia f : R R, f (x) = e x cos 2x. Soluţie: Funcţia dată satisface condiţiile teoremei de repre

Gheorghe IUREA Adrian ZANOSCHI algebră geometrie clasa a VII-a ediţia a V-a, revizuită mate 2000 standard EDITURA PARALELA 45 Matematică. Clasa a VII-

Dorel LUCHIAN Gabriel POPA Adrian ZANOSCHI Gheorghe IUREA algebră geometrie clasa a VIII-a ediţia a V-a, revizuită mate 2000 standard EDITURA PARALELA

Subiectul 1

Prelegerea 3 În această prelegere vom învăţa despre: Clase speciale de latici: complementate. modulare, metrice, distributive şi 3.1 Semi-distributivi

BARAJ NR. 1 JUNIORI FRANŢA ianuarie Fie x şi y două numere întregi astfel încât 5x + 6y şi 6x + 5y să fie pătrate perfecte. Arătaţi că

CONCURSUL DE MATEMATICĂ APLICATĂ "ADOLF HAIMOVICI" ETAPA JUDEȚEANĂ 18 martie 2017 Filiera Tehnologică : profilul Tehnic Clasa a IX -a Problema 1. 2 Se

Examenul de bacalaureat 2012

Examenul de bacalaureat 2012

Școala: Clasa a V-a Nr. ore pe săptămână: 4 Profesor: MATEMATICĂ Clasa a V-a Aviz director PLANIFICARE CALENDARISTICĂ ORIENTATIVĂ Nr. crt. Unitatea de

OLM_2009_barem.pdf

Examenul de bacalaureat 2012

2

Logică și structuri discrete Logică propozițională Marius Minea marius/curs/lsd/ 3 noiembrie 2014

Microsoft Word - FiltrareaNyquist-rezumat.doc

TEORIA MĂSURII Liviu C. Florescu Universitatea Al.I.Cuza, Facultatea de Matematică, Bd. Carol I, 11, R Iaşi, ROMANIA, e mail:

Subiecte_funar_2006.doc

Prelegerea 4 În această prelegere vom învăţa despre: Algebre booleene; Funcţii booleene; Mintermi şi cuburi n - dimensionale. 4.1 Definirea algebrelor

DAN LASCU ADRIANA-LIGIA SPORIŞ ANDA OLTEANU PAUL VASILIU MATEMATICĂ. CULEGERE DE PROBLEME TIP GRILĂ PENTRU ADMITEREA ÎN ACADEMIA NAVALĂ MIRCEA CEL BĂT

Laborator 4 Modele sistemice liniare. Reprezentare numerică. Conversii. Conexiuni 4.1 Tema Formarea deprinderilor de utilizare a convenţiilor MATLAB d

MD.09. Teoria stabilităţii 1

BAC 2007 Pro Didactica Programa M1 2 Rezolvarea variantei 61 versiune finală Redactia Pro Didactica Suportul pe net:

Concursul interjudețean de matematică PRO-PERFORMANȚA Ediția a III-a Barem clasa a V-a 1. i) AAA, AAB, ABA, ABB, BAA, BAB, BBA, BBB...1p 2.

1. Găsiți k numerele cele mai apropiate într-un şir nesortat Dându-se un şir nesortat și două numere x și k, găsiți k cele mai apropiate valori de x.

Metode de sortare - pregătire admitere - Conf.dr. Alexandru Popa Lect. dr. Andrei Pătraşcu Universitatea din Bucureşti 1

SSC-Impartire

Retele Petri si Aplicatii

OPERATII DE PRELUCRAREA IMAGINILOR 1

Curs 10 Aplicaţii ale calculului diferenţial. Puncte de extrem 10.1 Diferenţiale de ordin superior S¼a trecem acum la de nirea diferenţialelor de ordi

Facultatea de Matematică Anul II Master, Geometrie Algebrică Mulţimi algebrice ireductibile. Dimensiune 1 Mulţimi ireductibile Propoziţia 1.1. Fie X u

GHEORGHE PROCOPIUC PROBLEME DE ANALIZĂ MATEMATICĂ ŞI ECUAŢII DIFERENŢIALE IAŞI, 2007

Universitatea Transilvania din Braşov Facultatea de Matematică şi Informatică ERNEST SCHEIBER ANALIZĂ NUMERICĂ Braşov

CONCURSUL NAŢIONAL DE MATEMATICA PANAITOPOL EDIŢIA a X-a, TULCEA, 21 aprilie 2018 Clasa a VII - a Soluţii orientative şi bareme Problema 1. Se conside

Microsoft Word - Tematica examen AIS.doc

Microsoft Word - Matematika_kozep_irasbeli_javitasi_0911_roman.doc

Microsoft Word - Capitolul_07

Slide 1

Algebra si Geometri pentru Computer Science

Cursul 1 1. Introducere Corpul numerelor complexe Dezvoltarea istorică a gândirii matematice a urmărit îndeaproape evoluţia ideii de număr. Această ev

1. a. Să se scrie un algoritm care să afişeze toate numerele de patru cifre care au cifra sutelor egală cu o valoare dată k, şi cifra zecilor cu 2 mai

20 SUBIECTE DE EXAMEN - De fapt, în pofida acestor probleme, până la urmă tot vom logaritma, căci aceasta este tehnica naturală în context. Trebuie do

LUCRAREA 8 PROGRAMAREA NELINIARĂ ÎN REZOLVAREA PROBLEMELOR DIN ENERGETICĂ. METODE DE ORDINUL Aspecte generale Programarea neliniară are o foart

Curs7

ALGORITMII ŞI REPREZENTAREA LOR Noţiunea de algoritm Noţiunea de algoritm este foarte veche. Ea a fost introdusă în secolele VIII-IX de către Abu Ja f

Noțiuni matematice de bază

Similitudini în plan şi puncte Torricelli asociate Cătălin ŢIGĂERU 1 Subiectul lucrării îl reprezintă operaţia de compunere a similitudinilor aplicată

Pachete de lecţii disponibile pentru platforma AeL

COMENTARII FAZA JUDEŢEANĂ, 9 MARTIE 2013 Abstract. Personal comments on some of the problems presented at the District Round of the National Mathemati

Slide 1

Matrici și vectori în VBA În VBA, o matrice este un grup de variabile de același tip. De ce ar trebui să utilizați o matrice? Presupunem că ați vrut s

Laborator 1-Teoria probabilitatilor si statistica matematica Sef lucrari dr.mat. Daniel N.Pop Departamentul de calculatoare si inginerie electrica 1 P

1. Operatii cu matrici 1 Cerinte: Sa se realizeze functii pentru operatii cu matrici patratice (de dimensiune maxima 10x10). Operatiile cerute sunt: A

Tiberiu Trif Analiză matematică 2 Calcul diferențial și integral în R n

Matematica VI

Şiruri de numere reale Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Iaşi, 2015 Analiză Matematică Lucian Maticiuc 1 / 29

8

Elemente de aritmetica

Curs 3 Permutari cu repetitie. Combinari. Algoritmi de ordonare si generare

O teoremă de reprezentare (II) Marian TETIVA 1 Abstract. In this paper some (in general well-known) results on complete sequences are exposed, with ap

Probleme proiect TP BITPERM Implementați un algoritm care citește de la intrarea standard două numere naturale și scrie la ieșirea standard da

Slide 1

Autoevaluare curs MN.doc

Lucrarea 7 Filtrarea imaginilor BREVIAR TEORETIC Filtrarea imaginilor se înscrie în clasa operaţiilor de îmbunătăţire, principalul scop al acesteia fi

C:/Users/Lenovo/Dropbox/activitate matematica/cursuri/MS ETTI /msetti.dvi

Probleme rezolvate de fizică traducere de Nicolae Coman după lucrarea

joined_document_27.pdf

Backtracking_2018

SUBPROGRAME

Proiectarea Algoritmilor

CRIPTOSISTEME SIMETRICE I

D.Rusu, Teoria măsurii şi integrala Lebesgue 6 MĂSURA LEBESGUE Cursul 5 Teorema 6.26 Există submulţimi ale lui R care nu sunt măsurabile Lebesgue. Dem

Transcriere:

Calcul Numeric Cursul 4 2019 Anca Ignat

Metode numerice de rezolvarea sistemelor liniare Fie matricea nesingulară A nn şi b n. Rezolvarea sistemului de ecuații liniare Ax=b se poate face folosind regula lui Cramer: det Ai ( b) xi, i 1,, n, det A în care Ai(b) se obține din matricea A prin înlocuirea coloanei i cu vectorul b. Algoritmul dat de regula lui Cramer este foarte costisitor din punct de vedere al resurselor și instabil numeric. 1

Din aceste motive s-au căutat alte metode de aproximare a soluției x. Unul din cele mai folosiți algoritmi este algoritmul de eliminare Gauss : Ax=b Ax bcu A matrice superior triunghiulară 1 1 x A b A b(notăm Ax b Ax b) 2

3

4

5

6

Metoda substituției Fie sistemul liniar Ax = b unde matricea sistemului A este triunghiulară. Pentru a găsi soluția unică a sistemului, trebuie ca matricea să fie nesingulară. Determinantul matricelor triunghiulare este dat de formula: det A = a11a22 a nn det A 0, a 0 i = 1,2,, n ii 7

Vom considera întâi cazul când matricea A este inferior triunghiulară. Sistemul are forma: a x = b 11 1 1 a x a x = b 21 1 22 2 2 a x a x a x = b i1 1 i 2 2 ii i i (1) a x a x a x a x = b n1 1 n2 2 ni i nn n i 8

Necunoscutele x1, x2,, x n, se deduc folosind ecuațiile sistemului de la prima către ultima. Din prima ecuație se deduce x1: x b 1 1 (2) a11 Din a doua ecuație, utilizând valoarea x1 din (2), obținem x2: x 2 = b a x a 2 21 1 22 9

Când ajungem la ecuația i: a x a x a x a x b i1 1 i 2 2 ii1 i1 ii i = i folosind variabilele x1, x2,, xi 1 calculate anterior, avem: x i b a x a x a 1 1 1 1 = i i ii i Din ultima ecuație se deduce xn astfel: x n b a x a x a x a 1 1 2 2 1 1 = n n n nn n ii nn 10

Algoritmul de calcul al soluției sistemelor (1) cu matrice inferior triunghiulară este următorul: i1 bi aij x j j1 aii x, i 1,2,, n 1, n i Acest algoritm se numește metoda substituției directe. 11

Vom considera, în continuare sistemul (1) cu matrice superior triunghiulară : a x a x a x a x = b 11 1 1i i 1n1 n1 1n n 1 a x a x a x = b ii i in1 n1 in n i a x a x = b n1n1 n1 n1n n n1 ann xn = bn 12

Necunoscutele x1, x2,, x n se deduc pe rând, folosind ecuațiile sistemului, de la ultima către prima. Din ultima ecuație găsim xn: x n b a Folosind valoarea lui xn dedusă mai sus, din penultima ecuație obținem: x n1 n nn b a x a 1 1 = n n n n n1n1 13

Când ajungem la ecuația i: a x a x a x b ii i ii1 i1 in n = i se cunosc deja x 1, x 2,, x de unde ducem: i i n x i = b a x a x a i ii1 i1 in n Din prima ecuație găsim valoarea lui x1: x 1 b a x a x a 1 12 2 1n n = ii 11 14

Procedeul descris mai sus se numește de metoda substituției inverse pentru rezolvarea sistemelor liniare cu matrice superior triunghiulară: n bi aij x j j i 1 xi, i n, n 1,,2,1. a ii M - numărul de operații *, / (înmulțiri/împărțiri) efectuate A - numărul operațiilor (adunări/scăderi) efectuate. 15

Atunci pentru calculul componentei xi se efectuează M=n-i+1, A=n-i şi în total: 1 n n n 1 M n i 1 k, 2 in 1 n1 in k1 k1 A n i k n n 1 2 Efortul de calcul pentru metoda substituției directe este M nn n n 1 1 A. 2 2 16

Algoritmul de eliminare Gauss Algoritmul se realizează în n-1 pași prin transformarea sistemului dat într-un sistem echivalent cu matrice triunghiulară superior. Pas 1 la acest pas se obține sistemul: 1 1 1 A x b Ax b, undea are prima coloană în formă superior triunghiulară. 17

Pas 2 se construiește sistemul 2 2 2 A x b Ax b, undea are primele două coloane în formă superior triunghiulară. Pasul r r r r se obține sistemul A x b Ax b, undea are primele r coloane în formă superior triunghiulară. Pasul n-1 : se obține sistemul n1 n1 n1 A x b Ax b, undea are primele n-1 coloane în formă superior triunghiulară. 18

Dacă la un anumit pas matricea A (r) nu poate fi construită aceasta ne va arăta că matricea A este singulară. În realizarea acestor pași se utilizează următoarele operații elementare: înmulțirea unei ecuații cu un factor și adunarea la altă ecuație; interschimbarea a două linii și/sau două coloane în matricea A. 19

Pasul 1 Intrare : sistemul Ax=b 1 1 Ieșire : sistemul A x b Ax b, matricea A (1) are prima coloană în formă superior triunghiulară. Fie ecuația i, cu i=1,,n E : a x a x a x b. i i1 1 i 2 2 in n i Presupunem 11 0 a. Operațiile efectuate au ca obiectiv anularea coeficienților lui x1 din ecuațiile de la 2 la n şi sunt descrise în continuare: 20

a 21 1 1 E1 E2 E2 a21 0 a 11 ai1 1 1 E1 Ei Ei ai1 0 a 11 an1 1 1 E1 En En an1 0 a 11 21

Sistemul obținut prin aceste operații are forma: 1 1 1 1 a x a x a x b a x a x b ai 2 x2 ain xn bi 11 1 12 2 1n n 1 1 1 1 22 2 2n n 2 1 1 1 1 1 1 a x a x b n2 2 nn n n 22

Pas 2 Intrare : Ieșire : 1 1 A x b 2 2 2 A x b Ax b, A are primele două coloane în formă superior triunghiulară. Se presupune 2 2 2 32 42 2 1 a și se urmărește anularea elementelor 22 0 a, a,, an (transformarea coloanei 2 în formă superior triunghiulară). Operațiile efectuate asupra ecuațiilor 1 E, i 3,, n sunt următoarele : i 23

1 a 32 1 1 1 2 2 E2 E3 E3 a32 a22 0; 1 1 a i 2 1 2 2 E2 1 Ei Ei ai 2 a22 0; 1 1 a n2 1 2 2 E2 1 En En an2 a22 0; Se observă că nu se schimbă forma superior triunghiulară a primei coloane. 24

Pas r Intrare : Ieșire : r1 r1 A x b r r r A x b Ax b, A are primele r coloane în formă superior triunghiulară. Sistemul are forma următoare: 25

r1 r1 r1 r1 a x a x a x b arr xr arn xn br a x a x b a x a x b anr xr ann xn bn 11 1 1r r 1n n 1 r1 r1 r1 r1 r1 r1 r1r r r1n n r1 r1 r1 r1 ir r in n i r1 r1 r1 26

r 1 Presupunem a rr 0. Vom urmări anularea elementelor r r r a, a,, a. r1r r2r nr r1 a r1r r1 r 1 r 1 r r Er Er1 Er1ar 1r arr 0; r1 r1 a ir r1 r r Er r 1 Ei Ei a ir arr 0; r1 r1 a nr r1 r r Er r 1 En En a nr arr 0; 27

Se observă că nu se schimbă forma superior triunghiulară a primelor r-1 coloane. La fiecare pas s-a făcut ipoteza r 1 a rr 0. Elementul r 1 a rr poartă numele de pivot. În cazul în care elementul pivot este nul se pot aplica următoarele strategii, numite de pivotare: 28

Pivotare ( ( r a 1) 0? ) 1 0 Fără pivotare 0, 1,, astfel încât r 1 a 0. Se interschimbă liniile i0 și r. Se caută primul indice i r r n ir 0 Să observăm că în procesul de calcul la pasul r intervine 1 r 1 factorul 1 astfel că valori mici ale lui a a rr conduc la r rr amplificarea erorilor de calcul. Pentru a asigura stabilitatea r 1 numerică a procesului de calcul este de dorit ca să fie mare. rr a rr 29

2 0 Pivotare parțială Se determină indicele i0: r1 r1 a max a ; i r,, n și se interschimbă liniile 3 0 Pivotare totală i r ir Se determină indicii i0 şi j0: 0 r1 r1 i j ij 0 0 i, rdacă i r. 0 0 a max a ; i r,, n, j r,, n și se interschimbă liniile j, rdacă j r 0 0 i, rdacă i r şi coloanele 0 0 30

Schimbarea coloanelor implică schimbarea ordinii variabilelor astfel încât în final va trebui refăcută ordinea inițială a variabilelor. r 1 a rr Dacă după pivotare elementul pivot rămâne nul, 0, atunci putem deduce că A (r-1) este singulară. În adevăr, dacă în procesul de pivotare parțială r 1 0, atunci a rr 31

a11a12 a1 n a ( 1) rr arn r A ann 0 arn r1 r1 r1 r1 0 det A a11 a22 ar1r1 det 0 0 ann 32

Deoarece operațiile efectuate (cele de interschimbare de linii și/sau coloane) nu au schimbat decât semnul determinantului avem: r1 det A det A 0 det A 0 prin urmare matricea A inițială este singulară. Și în cazul procesului de pivotare totală dacă r 1 0, atunci: a rr 33

a11a12 a1n ( r1) arr 0 A 0 0 0 r1 r1 r1 r1 0 0 det A a11 a22 ar1r1 det 0 0 0 1 det A det A r 0 A este matrice singulară. 34

r 1; pivotare( r); while ( r n -1 şi a > ) // Pas r for i r 1,, n f air - ; a for j r 1,, n rr a a f * a ; a ir 0; rr ij ij rj b b f * b ; r r 1; pivotare( r); i i r if ( a ) 'MATRICE SINGULARA' rr else { A A, b b ( n1) ( n1) se rezolv ă sistemul triunghiular superior Ax b} 35

Numărul de operații efectuate la pasul r și în total este: ( n r) 1M n r A n r M 1A 1M n1 n1 2 n r n r 2 n r n r n 1 n2n 5 M : 2, 6 r1 r1 n1 n1 n 1 nn 1 A :, 3 r1 r1 3 3 n 2 n 2 M : n ; Α: n 3 3 36

Eliminarea chinezească 200-100 î.cr. China 9 capitole despre arta matematică metodă de rezolvare foarte asemănătoare eliminării Gauss Avem 3 tipuri de grâu. Știm că 3 baloturi din primul tip, 2 baloturi din al doilea tip și 1 balot din al treilea tip cântăresc 39 măsuri. De asemenea, 2 baloturi din primul tip, 3 baloturi din al doilea tip și 1 balot din al treilea tip cântăresc 34 măsuri și 1 balot din primul tip, 2 baloturi din al doilea tip și 3 baloturi din al treilea tip cântăresc 26 măsuri. Câte măsuri cântărește un balot din fiecare tip de grâu 37

Notația actuală: Notația chinezească 3b 2b b 39 1 2 3 2b 3b b 34 1 2 3 b 2b 3b 26 1 2 3 1 2 3 2 3 2 3 1 1 26 34 39 38

Pasul 1 Se înmulțește coloana a doua cu 3 și se scade din ea coloana a treia atât timp cât este posibil. Se înmulțește prima coloană cu 3 și se scade din ea coloana a treia atât timp cât este posibil. Se ajunge la forma: 0 0 3 4 5 2 8 1 1 39 24 39 39

Pasul 2 Se înmulțește prima coloană cu 5 și se scade din ea coloana a doua atât timp cât este posibil. Se ajunge la forma: 0 0 3 0 5 2 36 1 1 99 24 39 Pentru rezolvare se folosește metoda substituției inverse pe sistemul obținut mai sus. 40

Descompuneri LU A nn, A=L U, L inferior triunghiulară şi U superior triunghiulară LU, Ly = bsoluţiay 1 Ax = blux = b, x A b Ux = y soluţiax nn 41

Fie minorul principal principal al matricii A: a11a12 a1 p a21 a22 a2 p p p Ap det, p 1,, n a p1a p2 a pp 42

Teoremă (descompunere LU) nn Fie A o matrice reală pătratică de dimensiune n astfel încât Ap 0, p= 1,, n. Atunci există o unică matrice inferior triunghiulară L= ( l ij ) i, j=1,..., n cu lii = 1, i = 1,, n şi o unică matrice superior triunghiulară U = ( u ij ) i, j=1,..., n astfel încât A = L U (1) Demonstraţie. Existenţa: demonstraţia se face prin inducţie după n dimensiunea matricii A. 43

Algoritmul Doolittle de calcul al descompunerii LU nn Fie A o matrice reală pătratică de dimensiune n care satisface ipotezele teoremei de mai sus. Algoritmul de calcul al matricilor L şi U are n etape. La fiecare pas se determină simultan: - câte o linie din matricea U şi - câte o coloană din matricea L. Descriem în continuare, un pas oarecare. Pasul p ( p= 1,2,, n) Se determină elementele liniei p ale matricii U, u, i = p,, n, şi elementele coloanei p ale matricii L, pi 44

l, = 1,, ip i p n l =1(upi= lip =0, i=1,,p-1). pp 0 0 pp pp1 pn lin. a matr. u u u p U 0 0 1 l p1 p l np col. p a matr. L 45

Se cunosc de la paşii anteriori: - elementele primelor p-1 linii din U (elemente u kj cu k = 1,, p 1, j) şi - elementele primelor p-1 coloane din L (elemente k p j). l ik cu = 1,, 1, Calculul elementelor liniei p din matricea U, u i = p,, n se face folosind elementul api şi (LU)pi. Avem: pi n a = ( LU ) l u ( l = 0, k = p 1,, n) = l u = pi pi pk ki pk pk ki k=1 k=1 p1 l u l u pp pi pk ki k=1 p 46

Pentru i = p,, n avem: p1 u a l u, i p,, n (2) pi pi pk ki k1 ( l pp =1, l pk, u ki k = 1,, p 1 sunt elemente de pe coloane din L şi linii din U calculate la paşii anteriori) Calculul elementelor coloanei p din matricea L: l, i = p 1,, n ( l = 0, i = 1,, p 1, l = 1) ip se face analog: ip pp 47

n a = ( LU ) l u ( u = 0, k = p 1,, n) = l u = ip ip ik kp kp ik kp k=1 k=1 l u p1 l u ip pp ik kp k=1 u putem calcula elementele nenule ale coloanei p Dacă pp 0 din matricea L astfel: p1 ( aip l pkuki ) k1 p lip, i p 1,, n (3) u pp (elementele pasului p) l pk, u ki k = 1,, p 1 sunt calculate anterior 48

Dacă u pp =0, calculele se opresc, descompunerea LU nu poate fi calculată - matricea A are un minor A p cu determinantul 0. Unicitatea: Demonstraţie prin reducere la absurd. Facem observaţia că inversa unei matrici nesingulare triunghiulară inferior (superior) este o matrice de acelaşi tip. Presupunem că A LU L1 U1 (4) 49

Din ipoteza A nesingulară rezultă existenţa inverselor matricilor L, L1, U, U1. Înmulţind egalitatea (4) la stânga cu L -1 1 şi cu U 1 la dreapta obţinem 1 1 U U1 L L1. 1 Matricea L L 1 este inferior triunghiulară cu elementele 1 diagonale egale cu 1 iar matricea UU 1 este superior triunghiulară. Rezultă că: U U L L I, deci L=L1, U=U1. 1 1 1 1 n 50