Необходимое и достаточное условие сходимости процесса итерации

Метод итераций

Модифицированный метод Ньютона

При использовании метода Ньютона наиболее трудоёмким является процесс вычисления обратной матрицы Якоби.

Если матрица невырождённая для некоторого приближения , и достаточно близко к (искомому решению), то можно использовать модифицированный метод Ньютона.

Дана система нелинейных уравнений:

или

(1)

Допустим, что систему 1 можно привести к виду:

(2)

Введём обозначения:

, ,

Можно систему уравнений 2 переписать в виде:

Приведённое матричное уравнение и есть формула метода итераций

Пусть функции и непрерывны в области , причём в области выполнимо неравенство:

где - некоторая константа.

Если последовательные приближения

,

не выходят из области , то этот процесс сходится к единственному решению системы.

Следствие:

оценка пиближённо

На практике лучше всего рассматривать матрицу с элементами

Для сходимости должно выполнятся условие

1)

2)

3)

Метод скорейшего спуска (градиентный метод)

Дана система линейных уравнений:

(1)

В матричном виде

Считаем, что действительны и непрерывно дифференцируемы в их общей области определения.

Рассмотрим функцию

(2)

Очевидно, что если мы найдём решение системы уравнений 1 , то это решение является и решением системы уравнений 2 и наоборот.

Предполагаем, что система 1 имеет лишь одно изолированное решение, представляющего собой точку строго минимум функции . Таким образом задача сводится к нахождению минимум функции в -мерном пространстве.

Берём точку - нулевое приближение. Через точку проходит поверхность уровня и . Если близка , то поверхность =будет похожа на элипсоид.

Из точки движемся по нормали к поверхности до тех пор, пока эта нормаль не коснётся другой поверхности:

И так далее.

Так как , то двигаясь таким образом, мы быстро приближаемся к точке с минимальным значением , которая соответствует некоему корню .