Файл: Болдырев, В. С. Методы математической статистики в гидрографии и кораблевождении учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 24.10.2024

Просмотров: 104

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

f a :] + [&■/]+[& -{]= [& -і]-

I 7 С1

■'множим первое уравнение на - —- и слотам его с

[аа]

третьим уравнением, .затем опять первое уравнение уѵно-

та1' на

~—4

и слотам с

чет

ртым уравнением

и по-

 

[аа]

 

г с]

 

 

 

 

 

 

о л е д н е е

умножим

на - р* :j

 

и

слотам с

последним :

 

 

 

[«*]

 

 

 

 

 

 

Тогда

і-і]т [ і с - і ] + [ м - і ] = [ ß s - i ]

 

[& •/] +

[сс-{\+ [ c 6 - i\ = [ c S - iJ

 

 

 

 

[èe-i]+

[ c e - i\ r [ £ e - { ] ^ [ e s - i ]

I

 

в ет ст в и и

с общими

правилами,

 

 

[5^-i]

 

 

\ßs-i]+ [cs-t]+[es-f\=

 

 

 

После

в т о р о го

п р е о б р а з о в а н и я ,

выполненного в

с о о т ­

 

 

 

 

 

получим

 

 

 

[сс-2] * Гсі?-2]= [<гг- с ]

 

 

 

[с£-г}+ [М-2]= [c'S-2]

 

 

 

[со-2] + к - '- 2 ] = [со -2]

 

 

После

" р еть его

п р е обр азов ан и я

 

 

 

 

 

 

[ee-3 ]= \fs-3 ]

_

 

 

[ t s i y i s s з]

О м н к а т о ч и м тж

гля оценки точности необходимо знать [t/слі , которая может CjTb получена из следующих оооОражениЙ. Запишем уравнения погрешностей. Чкполним умножение так, как показано на схеме, и произведем сложение по столбцам:

77


а,х+ + с, л + Z, = Üt К

агос+ £гу+ сгг+

4

 

L

Во зтором уравнении коэффициенты перед неизвестными равны кулю (2 .6 ).

Тогда

[а £ ]х + [ € * ] $ + [ c t] z +f ä ] = \ у ^ \ '

Последнее уравнение, которое обозначается К.1 , ре­

шается в общей схеме так же, как и контрольные соот­ ношения. На основании всего изложенного общая схема решения системы нормальных уравнений для случая трех неизвестных будет иметь следующий вид^(см.стр .7 9 ).

Решение систем нормальных уравнений методом последо­

вательного исключения неизвестных

удобно

для вычислений

с помощью настоятельных клавишных

машин,

арифмометров.

Для современных ЦВМ этот метод мало пригоден, так как алгоритм относительно сложен, а следовательно, и про­ граммы решения получаются громоздкими. В то же время существуют хорошо разработанные методы решения систем линейных алгебраических уравнений, в которых используют­ ся итерационные процессы. Одним из таких методов яв­ ляется метод Зейделк. Сущность его заключается в сле­ дующем.

Пусть имеется система линейных алгебраических урав­ нений, разрешенная относительно неизвестных:

78

Общая

схема решения

 

 

 

[crajjn-

cjz* [я^1] - &'

_ M L

 

M

[ai]xt [ t t ] ^

[ßc\z + [߀] = 0

[ao]

 

[aa]

+/7

 

 

[arjort [^c]^t[cr]^+ [^if]= L 5

 

+f

M^-4-

[^yj£ + [écl]?T \ifi\ - 0

1 ' £ |i-- 1

1

 

 

§

 

оч. 1

[èc-/jу +[cc•i] 3+[c^-/]=ß

-

 

 

 

 

[#■/] V* [r^ /| г♦ \tt-\ - M

 

+ ІІІ

 

[~-J?]?* [c ^ ]= ö

Ш

 

 

 

 

[cc-2]

 

 

[ с * г ] г * [ # ф М + ß

1—1—1 ft . 4 Jb.5l 1

+ IV

/г"


 

 

х / = а п

 

+ ^

, * 2 * • • - *

а т

х п +

 

 

 

 

 

 

 

^

 

 

^ 2 2

^*2

*

'

71

а 2 п х гг +

* 2

 

 

 

 

 

=

 

 

а п 2 Х 2 *

*

 

" t Ctn n :>Cri+

 

 

 

 

Возьмем приближенные

значения

н еи звест н ы х

х

, / ’ , ,

с

 

 

о

 

и

вычислим п ер в ое

приближение

н е и з в е с т ­

х3

 

 

х п

ной

х ‘ .

Затем

н ай ден н ое

п ервое

приближение

х '

п од ­

ставим

во

в т о р о е

ур авн ен и е

и найдем п ервое приближение

х '

і

х ]

,

 

х'2

в

первом

приближении п одставим в т р ет ь

у р ав н ен и е

и

найдем

x j

 

в

первом

приближении

и

т . д . до

х'п . Затем

в с е

повторим

опять

в

том же п о р я д к е . Цикл

повторяют

до

 

т е х

п о р ,

пока

р а з н о с т ь

между

последующим

и предыдущим

 

приближением

не

б у д е т меньше

зада н н о й т о ч ­

н о ст и вы числений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В общем виде

сх ем у

решения

по

Зейделю

можно

за п и с а т ь

т а к :

 

:-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(к)

 

 

{*)

 

 

 

 

 

■/)

V

 

 

 

 

 

 

а ■. X

+

 

 

 

 

 

 

 

 

X.

 

 

а .. X ■

f

О;

 

 

( 2 . IT)

 

г

 

 

ч

 

 

 

ч

 

 

 

 

 

 

 

 

Эта формула легко программируется.

 

 

 

Применительно

к си с т е м е

нормальных ур авн ен и й вычисле

ние

по

м ет оду

З ей д е л я

выглядит

следующим

о б р а зо м :

 

 

 

(к)

 

г-/

 

 

 

П+!

 

 

 

 

 

 

 

а . X.

 

 

 

(к) V

 

 

і к - 1 )

 

 

 

 

 

 

 

О . . Х .

 

- 7

 

а . - Х .

 

 

 

( З . Г )

 

г г г

 

 

U

г }

}

 

L i

 

г.4

і

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

і=г*>

Ч

}

 

 

 

 

80


Здесь n +t - номер фиктивного неизвестного, равно­ го единице, введенного для однообразия вычислений.Коэф­ фициентом при этом фиктивном неизвестном служит свобод­

ный член.

 

 

 

 

 

 

.

V

(к-і)

Прибавим

и вычтем

в правой части

(2 .12; ст^-яу

 

(к)

 

г-/

 

(к)

п+і

 

( k - l )

 

 

(к-О S P

 

C l

 

 

а. .X. = а. . X ■

/

а. .X. + 7 а- - X

 

 

гг г

 

гг г

V Ч 1

н . V 1-

 

 

 

 

 

J 4

 

 

i mt

 

 

 

выражение

в [ _] ,

как

нетрудно

проверить,

представ­

ляет

собой

невязку

г -го

уравнения

в приближении (К)

Таким образом,

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

(к)

( к- і )

<->і

 

 

 

 

 

 

 

Xг. = х-г

 

а гг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

Oj

-

невязка;

 

 

 

 

 

 

 

 

а ^ ■ -

квадратичный коэффициент

г

- уравнения.

Неизвестные могут быть найдены и путем непосредст­ венного решения системы уравнений погрешностей под усло­ вием \у Ѵ\= т іп .

Напишем исходную систему уравнений погрешностей:

ап х , * а ,!Х2 f

' +а,гѵХт+^ Г ѴѴі

 

 

a2tx t a22x t

•• • + a2m x r . r t 2mV2 i

m < n.

 

 

 

 

 

 

 

• ' *+апт х т+*п

.

 

Решим эту систему

под условием \ y t / \ = m i n

методом

последовательных

приближений:

 

 

Л , - некоторая

поправка;

 

 

 

 

> Л

 

(2.13)

 

Хі - Х $

 

 

в

81

 


С учетом

равенства

(2.13)

уравнения

погрешностей

перепишем в

виде:

 

 

 

 

 

 

( П

 

( О )

 

 

 

 

 

= ^/

~а, ^ ^

 

 

'2

-~2

 

?Г-> »

(2.14)

 

 

 

 

c ^ 'W

'" _ a

, 4 , .

 

 

п

гг

п О

V

 

Возведем

каждое

уравнение

(2.14) в

квадрат и сложим

по столбцам:

 

 

 

 

 

 

г*/

г=і

гч

г = і

г =і

Возьмем производную по Л^

Тогда л

(О)

7 ѵ . а - 1

ш г гО

г-і

ГС

2

ІО

г=1

и приравняем ее к нулю.

(2.15)

В числителе этого выражения стоит невязка V -го нормального уравнения, полученная в ходе предыдущего приближения, а в знаменателе - квадратичный коэффициент этого же нормального уравнения. Покажем, что приближе­ ние, полученное таким путем, совпадает с приближением, получаемым при решении нормальных уравнений по методу Зейделя.

Уравнения поправок запишем в виде

82