第五節、矩陣分解之LU分解


一、A的LU分解:A=LU

  我們之前探討過矩陣消元,當時我們通過EA=U將A消元得到了U,這一節,我們從另一個角度分析A與U的關系

  假設A是非奇異矩陣且消元過程中沒有行交換,我們便可以將矩陣消元的EA=U形式改寫成A=LU形式,其中E與L互為逆矩陣,且L是下三角矩陣

  這么寫有什么好處?

  當我們使用EA=U時,E是由E1E2...En相乘得到的,我們發現E的每一行中都包含有前面操作的副操作,舉個例子,將2個第一行加到第二行得到新的第二行,再將2個第二行加到第三行得到新的第三行,此時第三行中包含有4個第一行,這種累加效應讓我們無法直接從E中看出消元的具體過程(盡管它包含了整個消元過程)。

  而當我們使用A=LU時,U是一個上三角陣,L是一個下三角陣,消元的每一步並不會疊加在一起,這使得我們可以清楚地分析消元的過程。

  LU分解在本質上是高斯消元法的一種表達形式,我們只需要將消元過程中的消元乘數寫在相應的位置就可以得到L,使用這種方式可以減少消元的操作步驟,且使得消元思路清晰

二、EA=LU

  前面的LU分解的條件是不進行行交換,現在我們來討論一下允許行交換的情況

  好吧,我覺得看到標題大家應該就知道方法了,就是現將A進行行交換然后再LU分解(E為置換矩陣)

 


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