数学 › 数値線形代数 › Gauss 消去と LU 分解

反復改良の収束

定理 5.1(「Gauss 消去と LU 分解」§5) ・ ✓公理まで証明済み

A∈Mn(K)A\in M_n(\mathbb{K}) を正則、Ax=bA\boldsymbol{x}=\boldsymbol{b} とし、ベクトルノルムとその誘導ノルムを 1 つ固定する。x0\boldsymbol{x}_0 から次のように xk\boldsymbol{x}_k を作る。

rk=b−Axk+gk,(A+Ek)dk=rk,xk+1=xk+dk+fk.\boldsymbol{r}_k=\boldsymbol{b}-A\boldsymbol{x}_k+\boldsymbol{g}_k,\qquad(A+E_k)\boldsymbol{d}_k=\boldsymbol{r}_k,\qquad\boldsymbol{x}_{k+1}=\boldsymbol{x}_k+\boldsymbol{d}_k+\boldsymbol{f}_k.

ここで gk\boldsymbol{g}_k は残差の計算誤差、EkE_k は補正方程式を解く誤差、fk\boldsymbol{f}_k は足し算の誤差である。∥A−1Ek∥≤θ<1\|A^{-1}E_k\|\le\theta\lt1 がすべての kk で成り立つとき、ek=xk−x\boldsymbol{e}_k=\boldsymbol{x}_k-\boldsymbol{x} は

∥ek+1∥≤θ1−θ∥ek∥+∥A−1∥ ∥gk∥1−θ+∥fk∥\|\boldsymbol{e}_{k+1}\|\le\frac{\theta}{1-\theta}\|\boldsymbol{e}_k\|+\frac{\|A^{-1}\|\,\|\boldsymbol{g}_k\|}{1-\theta}+\|\boldsymbol{f}_k\|

を満たす。とくに gk=fk=0\boldsymbol{g}_k=\boldsymbol{f}_k=\boldsymbol{0} で θ<1/2\theta\lt1/2 なら、誤差は 1 回ごとに θ/(1−θ)<1\theta/(1-\theta)\lt1 倍以下に縮み、xk→x\boldsymbol{x}_k\to\boldsymbol{x} である。

本文で読む(証明と前後の説明)→

閉包の状態

✓ 公理まで証明済み

証明が使う定理を 前提 としてたどると、Rikai の中の証明だけで定義・公理(物理では基本仮定)までつながっています(前提の定理類 4 件、定義なども含めて 6 件)。

印の意味: ✓公理まで証明済み ・ △証明あり(閉包未完)・ ※主張のみ。テーマごとの集計は 閉包の状況。

前提をたどる 証明が使う定理・定義(直接 1 件)

▸ を開くと、その項目の証明が使う前提が出ます。深い先は各項目のページでたどれます。

これを使っている定理

証明で明示的に参照している定理は、まだありません。

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