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第三章 解线性方程组的直接方法

习题 3.11. 求下列方阵的秩:(1)⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--340313021201;(2)⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----174034301320;(3)⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---------12433023221453334311;(4)⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛------34732038234202173132. 2. 求下列方阵的逆矩阵:(1) ⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛323513123; (2) ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-----1210232112201023. 3. 解下列矩阵方程(1) 设⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=132231,113122214B A ,求X 使B AX =;(2) 设⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=132321,433312120B A ,求X 使B XA =;(3)⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=112510324,123011113,1120111111C B A ,求X 使C AXB =.4. 求下列行列式(1)⎥⎥⎥⎥⎦⎥⎢⎢⎢⎢⎣⎢7110251020214214;(2)⎥⎥⎥⎥⎦⎥⎢⎢⎢⎢⎣⎢-2605232112131412;(3)⎥⎥⎥⎦⎥⎢⎢⎢⎣⎢---ef cf bf de cd bd ae ac ab ; (4)⎥⎥⎥⎥⎦⎥⎢⎢⎢⎢⎣⎢---d c b a100110011001. 5. 判断下列线性方程组解的情况,如果有唯一解,则求出解.⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+++-=----=+-+=+++;01123,2532,242,5)1(4321432143214321x x x x x x x x x x x x x x x x ⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=+=++=++=++=+;15,065,065,065,165)2(5454343232121x x x x x x x x x x x x x (3) ⎪⎩⎪⎨⎧=-++=-+-=-+-;3222,2353,132432143214321x x x x x x x x x x x x (4) ⎪⎩⎪⎨⎧=---=--+=+++.034,0222,022432143214321x x x x x x x x x x x x习题 3.21. 用回代法解上三角形线性方程组(1)⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==+-=-+=++;63,3,6333,8484443432321x x x x x x x x x (2)⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=+--=+--=-+.63,1032,92,92443432421x x x x x x x x x 2. 用回代法解下三角形线性方程组(1)⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+++=+-=+--=-;2142,10224,632,2464321321211x x x x x x x x x x (2)⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+++=++=+-=-.8224,793,522,4224321321211x x x x x x x x x x习题 3.31. 用高斯消元法解下列线性方程组(1)⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-++=+++-=-++=++;473,10274,4345,8484432143214321321x x x x x x x x x x x x x x x (2)⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+--=+--=+++=+++.512105,31533,363,1324321432143214321x x x x x x x x x x x x x x x x 2. 用列主元消元法解下列线性方程组(1)⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+--=--+=-+-=+-+;01002,0101005,11.03052,0001.0204321432143214321x x x x x x x x x x x x x x x x (2)⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+---=+--=+++=++.012105,31533,06.031.0,103.02432143214321432x x x x x x x x x x x x x x x3. 设抛物线2cx bx a y ++=经过点(1,6),(3,5),(7,2),求此抛物线方程.习题3.41. 判断下列矩阵能否进行LU 分解,如果可以进行LU 分解,则求U L ,使LU A =,并求矩阵的秩.(1)⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-231351642;(2)⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--321921611.2. 判断下列矩阵能否进行LU 分解,如果可以进行LU 分解,则用两种方法将下列矩阵进行LU 分解, 其中;987541132111431.014322.0)1(⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=A.610124881034681214260)2(⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=B3. 判断下列矩阵是否是正定对称矩阵,如果是正定对称矩阵,将矩阵进行楚列斯基分解.(1)⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛------19631690230311211; (2)⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛--502040202; (3)⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----2102121021212121021210212121;(4)⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛----1101111001111011.习题 3.51. 先将矩阵B 进行楚列斯基分解,然后解矩阵方程Bx =b .(1)⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛------=7531,19631690230311211b B ;(2)⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--------=71636,19631699723723312312b B .2. 先将矩阵A 进行LU 分解,然后解矩阵方程b AX =(1)⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=9875411321114312.0143702.0A ,⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=512.15.0b ;(2)⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛----=8162517623158765211331056897031354376231A ,⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=715513252b . 3. 解线性方程组(1)⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+-+=+++-=--+-=++-.23,6,15318,15433124321432143214321x x x x x x x x x x x x x x x x ;(2)⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+-=+--=-+=+.252,10473,332,324343232121x x x x x x x x x x 习 题 3.61.设⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=1095791068565778710A ,当=b ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛31332332有微小误差=b δ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛--1.01.01.01.0时,估计方程组b Ax =解的变化.2. 解下列矩阵方程b AX =,并比较方程(1)和(2)有何区别,它们的解有何变化.其中(1)⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=001.1111A ,⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=33b ;(2)⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=001.1111A ,⎪⎪⎭⎫⎝⎛=01.33b . 3. 根据定理3.10讨论第2题的线性方程组b AX =解的性态,并利用(3.39)式讨论当b 的绝对误差为01.00(=b δT)时,其解的相对误差.4. 根据定理3.10,用∞范数讨论线性方程组b AX =(其中A 为4阶希尔伯特矩阵)解的性态,并利用(3.40)式讨论A 中每个元都取4位有效数字时 (见下面的矩阵),其解的相对误差.其中⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≈0.1429 0.1667 0.2000 0.2500 0.1667 0.2000 0.2500 0.3333 0.2000 0.2500 0.3333 0.5000 0.2500 0.3333 0.5000 1.0000A , ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=21.281.012.193.1b .5. 通过试验观察、分析下列问题是否病态,结果的计算误差与理论分析是否相符.(1) ⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=9.155 5.832- 5.084 1.121 4.273- 1.031 6.913 2.7143.021A ,⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=8.4072.121-12.648b ,求解矩阵方程b AX =;将A (2,2)改为 -4.275,再解b AX =.(2)⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=9.344.81-0.991.23-4.161.271.996.033.01A,⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=111b,求解矩阵方程bAX=;分别将A(1,1)改为3.00,A(3,1)改为0.99,再解bAX=.(3)A为n阶希尔伯特矩阵, 令x为全1向量,算出b;令b变化1%,求解x,分析误差(n=30~50).。

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