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LU 分解和前向/后向代入法来解线性方程组 Ax = b

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发表于 2023-12-31 17:03 |只看该作者 |倒序浏览
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这段代码实现了 LU 分解和前向/后向代入法来解线性方程组 Ax = b,其中 A 是一个方阵,b 是一个列向量。以下是代码的中文解释:
+ {, L0 N- y5 Q9 P6 `a = [1,2,3;2,5,2;3,1,5];# s) c; ^( Z/ y" Q. C$ _) w+ x
b = [14,18,20];
# [' K" v2 o* f6 rn = size(a, 1);
) Y( m2 K$ z. @# _7 ]u = zeros(size(a));0 J3 }, T' b7 u, ~) @
l = zeros(size(a));
  K$ Z( N( [& \! l) \4 wu(1, = a(1, ;
2 Q& u2 ^( b. ]* ]# F8 _8 N8 S! ]1 Y$ d6 I; T3 {, U4 t9 k! r
% LU 分解
6 v& z1 Y+ w' J" [( z% f4 qfor i = 2:n
3 [8 L! y+ F  P& n9 m# U6 C: i    l(i, 1) = a(i, 1) / u(1, 1);7 T" k  ]) s- r+ b- C0 W
end7 z, G; r' ?5 x
for r = 2:n. q+ W! W3 p7 y' L5 t9 ]" C
    for i = r:1:n
; z* N( c2 g. K, [        sum1 = 0;
; J4 r7 z) A: ?        for k = 1:r-1
- G4 Z0 \- K. j3 Y6 e1 Z) c$ V7 O* e7 o            sum1 = sum1 + l(r, k) * u(k, i);5 W) R& ]( Q+ P# A4 u+ D6 R
        end
6 R/ g1 m3 C" c0 q% H        u(r, i) = a(r, i) - sum1;1 |+ L7 B% D" H2 a
    end
: h& E( U" x6 Q. }/ G- G    for i = r+1:n
- Q& W! Y) K( L        sum2 = 0;
/ W/ e; O) i& u0 Y        for k = 1:r-1& j7 I6 h7 [) x& }1 k! P" ^
            sum2 = sum2 + l(i, k) * u(k, r);
7 O4 C: Y& U  M- H* @        end2 s4 v- T* `" a/ G7 F: c2 e
        l(i, r) = (a(i, r) - sum2) / u(r, r);
/ p6 k  I& J( }    end
+ y/ e# X! @$ @8 q0 }+ y) D& F* z( c0 @end
% A7 O, B4 W' |. F; K3 ?
% Z* b* l0 _9 ]( P( c4 [% 设置 L 的对角线为1
  z) U9 ~& |: C% h2 B0 y( Kfor i = 1:n
$ C7 S# `) k$ ~6 j: A  `    l(i, i) = 1;6 x1 H" c! P& h7 y6 h/ m# [
end
  x0 {& m1 @+ C- Z  v" n, C- `4 h2 {7 L! q
% 前向代入
) B9 F& m) b3 f3 [/ j& b% p2 sy(1) = b(1);
! d8 b/ j$ F% D7 L, Qfor i = 2:n" [, _, O. V# e
    sum3 = 0;
) {, _! e( u. Z3 V    for k = 1:i-1
  C* Q) a. a, j+ \" K        sum3 = sum3 + l(i, k) * y(k);: P( N# O2 q  a5 I) y
    end
7 v7 |  W- G6 l. a0 p& {6 u2 r0 w    y(i) = b(i) - sum3;. U: K8 b  A  z/ p; k+ ~
end. L0 @, r% M, o+ N) Y# G" {4 H

' F" m" n. l* ^9 n3 U, }4 g% 后向代入
$ K4 I0 K& m' ix(n) = y(n) / u(n, n);$ D  h. v8 ^# c5 s& J" @. F4 y
for i = n-1:-1:1
2 g5 u1 O$ h0 X$ A    sum4 = 0;& U# }) a; v; m8 T+ B  P; O
    for k = i+1:n
6 v/ Z6 A6 R2 Y% ^' j% G( P        sum4 = sum4 + u(i, k) * x(k);4 E6 t1 Q5 u% X# S7 A+ L/ A
    end5 g! W# S, F& o. t8 f
    x(i) = (y(i) - sum4) / u(i, i);7 ]" R+ S# a1 R
end
9 g1 S: Y1 Z% ^" v; H1 G6 r0 k* ^+ F
% 输出结果8 h- I# z" H% U" Z" m5 n0 F  i
disp('解 y:');
, R, U# D- J) e4 [/ E( c* @disp(y');2 o! z) E- R* |; w
disp('解 x:');1 n/ m+ g. a; |# @
disp(x');
3 E( z; c; F( K. ]/ }9 t/ }! [! o: z  D0 x7 b8 h( i6 C9 Q
这段代码通过 LU 分解将矩阵 A 分解为下三角矩阵 L 和上三角矩阵 U,然后使用前向代入和后向代入求解线性方程组 Ax = b。最后,输出解 y 和解 x。* Y: C  K. v9 D7 G8 |
* V/ j# L1 ~9 [
7 p6 e5 m, I0 R/ ^

LR.m

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