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8x8 Gleichung Gauss Seidel: Tipp
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 11:39 Mo 12.06.2006
Autor: rmer547

Aufgabe
A = [mm] \pmat{x1&y1&1&0&0&0&-u1*x1&-u1*y1\\ x2&y2&1&0&0&0&-u2*x2&-u2*y2\\ x3&y3&1&0&0&0&-u3*x3&-u3*y3\\ x4&y4&1&0&0&0&-u4*x4&-u4*y4\\ 0&0&0&x1&y1&1&-v1*x1&-v1*y1\\ 0&0&0&x2&y2&1&-v2*x2&-v2*y2\\ 0&0&0&x3&y3&1&-v3*x3&-v3*y3\\ 0&0&0&x4&y4&1&-v4*x4&-v4*y4\\} [/mm] b = [mm] \pmat{u1\\u2\\u3\\u4\\v1\\v2\\v3\\v4} [/mm]

x = A \ b = ?

Hallo

Folgendes Gleichungssystem muss ich in eine C++ Umgebung implementieren und nach x auflösen. Wenn ich für die Variablen Werte einsetzte könnte dies so aussehen:

A = [mm] \pmat{ 0&0&1&0&0&0&0&0\\511&0&1&0&0&0&-308644&0\\0&255&1&0&0&0&0&-22950\\511&255&1&0&0&0&-272363&-135915\\0&0&0&0&0&1&0&0\\0&0&0&511&0&1&-133371&0\\0&0&0&0&255&1&0&-79050\\0&0&0&511&255&1&-228417&-113985} [/mm] b = [mm] \pmat{126\\604\\90\\533\\116\\261\\310\\447} [/mm]

Mit Gauss Jordan (Eliminationsverfahren) krieg ich zu ungenaue Werte. Mit dem iterativen Verfahren Gauss Seidel welches auch allgemein bessere Stabilitätseigenschaften aufweist, bekomme ich leider gar kein (richtiges) Resultat.

Frage:
a) Wieso konvergiert Gauss Seidel nicht?
b) Kann mir jemand weiterhelfen? Anderes Verfahren, Zerlegung?

Vielen Dank Gruss Roger Merz

Ich habe diese Frage auch in folgenden Foren auf anderen Internetseiten gestellt:
[]de.comp.lang.c
[]sci.math.num-analysis



        
Bezug
8x8 Gleichung Gauss Seidel: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 12:34 Mo 12.06.2006
Autor: dormant

Hi!

> Frage:
>  a) Wieso konvergiert Gauss Seidel nicht?

Es gibt ein hinreichendes Kriterium für die Konvergenz von Gauß-Seidel und zwar: A muss strikt diagonaldominant sein [mm] (max_{i,...,n}(a_{ii})>a_{ij}, [/mm] i, j=1,...,n). Bei deinem Beispiel ist das aber nicht der Fall.

Es gibt auch ein allgemeingültiges hinreichendes (und schärferes) Kriterium, das man per Hand nur sehr schwer nachprüfen kann: [mm] \rho (M^{-1}N)<1 [/mm] (der maximale Eigenwert der Matrix [mm] M^{-1}N [/mm] ist kleiner 1). Ich glaube es ist auch nicht erfüllt.

Das sind allerdings keine notwendigen Kriterien, aber man muss schon schauen, dass sie erfüllt sind, wenn man so ein Verfahren benutzt.

>  b) Kann mir jemand weiterhelfen? Anderes Verfahren,
> Zerlegung?

Das Problem, bei dem Beispiel, das du dir gewählt hast ist, dass die Matrix eine sehr schlechte Kondition hat und die iterativen Verfahren, dann ungenaue Werte liefern. Dann bietet sich ein aufwändiges direktes Verfahren zu wählen: Gauß mit Pivotierung, oder QR-Zerlegung.

Gruß,
dormant

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