预处理共轭梯度法(1)
1.共轭梯度法的收敛性分析
定理:设A为n x n对称正定矩阵,其最大与最小特征值分别为λ1\lambda _{1}λ1和λn\lambda _{n}λn,Ax=bAx = bAx=b的精确解为x∗x^{*}x∗,则对任意初始x(0)x^{(0)}x(0),求解Ax=bAx = bAx=b的共轭梯度法有
∥x(k)−x∗∥A⩽2(cond(A)−1cond(A)+1)k∥x(0)−x∗∥A\left \|x^{(k)}-x^{*}\right \|_{A}\leqslant 2(\frac{\sqrt{cond(A)}-1}{\sqrt{cond(A)}+1})^{k}\left \|x^{(0)}-x^*\right \|_{A}∥∥∥x(k)−x∗∥∥∥A⩽2(cond(A)+1cond(A)−1)k∥∥∥x(0)−x∗∥∥∥A
其中cond(A)2=λ1(A)λn(A)cond(A)_2=\frac{\lambda_1(A)}{\lambda_n(A)}cond(A)2=λn(A)λ1(A)。

本文探讨了预处理共轭梯度法(PCG)在解决线性方程组Ax=b时的收敛性分析,解释了如何通过选择合适的预处理矩阵来改善共轭梯度法的收敛速度,详细介绍了预处理共轭梯度法的算法流程。
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