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
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 |
- |
|
|
|
+ü |
|
|
||
[#■/] 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; |
|
|
|
|
|
<О> 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