Метод Зейделя

Метод Зейделя представляет собой модификацию метода последовательных приближений. При определении значения переменной на некоторой (k+1)-й итерации используются уже вычисленные (k+1)-е приближения неизвестных , ,..., , а также значения полученные на предыдущей k-й итерации.

Пусть дана линейная система уравнений (10). Выбранные начальные приближения корней подставляются в первое уравнение

Для определения полученное значение сразу же подставляется во второе уравнение системы

Аналогично определяются приближения корней . Значение вычисляется с использованием первых приближений всех переменных как

В общем случае получение значений неизвестных по методу Зейделя на некоторой k-ой итерации производится по следующей формуле

При использовании обозначений исходной системы уравнений (1) итерационная формула обычно записывается как

Условие завершения итерационного процесса по методу Зейделя также формулируется в виде соотношения (12). При этом, как правило, процесс сходится к единственному решению быстрее, чем при использовании метода последовательных приближений Якоби.

Условия сходимости итерационных процессов. Пусть дана приведенная к нормальному виду система (11) линейных уравнений. Итерационные процессы последовательных приближений и Зейделя для системы (11) сходятся к единственному решению независимо от выбора начального приближения, если выполняется хотя бы одно из следующих условий

Приведенные соотношения означают, что сумма модулей элементов любой строки или любого столбца матрицы a должна быть меньше единицы.

Таким образом, для сходимости указанных итерационных процессов достаточно, чтобы значения элементов a_ij матрицы a при i ¹ j были небольшими по абсолютной величине. Можно показать, что для линейной системы вида (2) итерационные процессы последовательных приближений и Зейделя сходятся к точному решению X^*, если для всех уравнений системы модули диагональных коэффициентов исходной системы удовлетворяют условиям

и по крайней мере для одного из уравнений выполняется соотношение

Линейную систему (2) можно заменить такой эквивалентной системой нормального вида (11), которая удовлетворяет условиям сходимости итерационных процессов. Для этого используются следующие элементарные преобразования:

1) перестановка двух строк или столбцов;

2) умножение всех элементов какой-либо строки на одно и то же число, отличное от нуля;

3) сложение элементов какой-либо строки с соответствующими элементами другой строки, умноженными на одно и то же число.

2. Указания по выполнению работы

1). Ознакомиться с методами решения СЛАУ;

2). Ввести документ Mathcad;

4). Согласно своему номеру варианта из таблицы вариантов ввести коэффициенты матрицы и столбец свободных членов;

5). Получить корни прямыми методами;

6). Перед применением итерационных методов проверить условие сходимости. При его невыполнении поменять местами строки матрицы согласно примеру в файле;

7). Получить решение итерационными методами с погрешностями 10^-5 , 10^-10 ,

10^-15 , выписав значения корней и количества итераций.