計算數學的一個基本組成部分。在自然科學和工程技術的許多問題中，例如結構分析、網路分析、大地測量、數據分析、最最佳化等問題中常常遇到線性代數方程組求解問題;數學中，例如求解非線性方程組或微分方程數值解問題也常轉化為線性代數方程組求解問題來解。
基本介紹
- 書名：線性代數方程組數值解法
- 作者：馮康等編
- 出版社：國防工業出版社
- 出版時間：1978
內容簡介,參考書目,
內容簡介
計算數學的一個基本組成部分。在自然科學和工程技術的許多問題中，例如結構分析、網路分析、大地測量、數據分析、最最佳化以及非線性方程組和微分方程數值解等，都常遇到求解線性代數方程組的問題。早在中國古代的《九章算術》中，就已載述了解線性方程組的消元法。到19世紀初，西方也有了高斯消元法。然而求解未知數很多的大型線性代數方程組，則是在20世紀中葉電子計算機問世以後才成為可能。如何利用計算機更精確、更有效地解大型線性代數方程組是計算數學研究中的基本性的重要課題之一。
設含有n個未知數、n個方程的方程組為
(2)
用矩陣和向量的符號，又可簡記為 A尣=ƒ，(3)
式中A為(2)中的n階係數矩陣(αij)；尣、ƒ分別為(2)中xi及ƒi構成的n維向量。如果A的行列式detA≠0,則按克拉默法則，式(3)的解為： xj=detAj/detA，
式中Ai是把A中的第i列元素用ƒ1,ƒ2,…,ƒn代替後所得的矩陣。該法則之功效主要在於其理論意義，若用於數值求解，則因n+1個n階行列式求值的計算量很大而不實用。
在計算實踐中，通常採用的線性代數方程組的數值解法大體上可分為直接法和疊代法兩大類。直接法是在沒有捨入誤差的假設下，經過有限次運算就可得到方程組的精確解的方法，如各種形式的消元法。疊代法則是採取逐次逼近的方法，亦即從一個初始向量出發，按照一定的計算格式（疊代公式），構造一個向量的無窮序列，其極限才是方程組的精確解。只經過有限次計算得不到精確解。熟知的簡單疊代法、高斯－賽德爾疊代法、鬆弛法等都屬此類。上兩種方法各有優缺點，直接法普遍適用，但要求計算機有較大的存儲量，疊代法要求的存儲量較小，但必須在收斂性得以保證的情況下才能使用。直接法可以求得精確解是指就計算公式而言保證得到精確解，但計算機計算過程中的捨入誤差是不可避免的，這種誤差對解的精度影響會不會太大，也就是計算的穩定性，是要考慮的問題。對於疊代法，其收斂性則是要考慮的問題。
所以，不論是直接法還是疊代法都要根據方程組的具體性質，例如係數矩陣的稀疏狀態、正定性、對角優勢等等，選擇計算方法和採用諸如稀疏技術、加速收斂等相應措施，才能更為有效地利用計算機得出比較滿意的結果。
參考書目
G.E.Forsythe and C.B.Moler,Computer Solution of Lineαr Algebrαic Systems,Prentice-Hall,Engle-wood Cliffs,New Jersey, 1967.
