Факторы, влияющие на точность решения

1 Округление результатов вычислений.

2 Неточность исходных данных, которая в ряде случаев может вызвать несоразмерное снижение точности решения.

1 Округление результатов вычислений

Как видно из рассмотренного элементарного примера, в качестве ведущего элемента на к-ом шаге прямого хода берётся элемент akk(к-1) , и к нему для выполнения шагов прямого хода предъявляются условия:

Факторы, влияющие на точность решения - student2.ru

Если выбранный элемент Факторы, влияющие на точность решения - student2.ru близок или равен нулю, то решение получаем с недопустимой погрешностью, либо оно вообще не может быть получено. Для устранения чрезмерной погрешности применяется вычислительная схема главного элемента. В качестве ведущего элемента берется наибольший по абсолютной величине (по модулю) коэффициент Факторы, влияющие на точность решения - student2.ru Чтобы он занял место ведущего элемента необходима перестановка строк и столбцов матрицы коэффициентов. В связи со сложностью программной реализации схемы главного элемента на практике применяются её модификации, называемые вычислительной схемой с частичным выбором главного элемента. В качестве ведущего берется наибольший по модулю коэффициент Факторы, влияющие на точность решения - student2.ru либо к-ого столбца, т.е. Факторы, влияющие на точность решения - student2.ru , где i = k, k+1, …, n, j = k, либо к-ой строки, т.е. Факторы, влияющие на точность решения - student2.ru , где Факторы, влияющие на точность решения - student2.ru , либо главной диагонали, т.е. Факторы, влияющие на точность решения - student2.ru , где Факторы, влияющие на точность решения - student2.ru . Выбор модификации определяется особенностями матрицы а.

2Неточность исходных данных

Могут встречаться случаи, когда погрешности исходных данных, т. е. значений элементов матриц а и b приводят к чрезмерно большой погрешности. Большая погрешность наблюдается при плохой обусловленности матрицы коэффициентов системы уравнений.

Матрица коэффициентов системы уравнений плохо обусловлена, если определитель матрицы коэффициентов системы уравнений Факторы, влияющие на точность решения - student2.ru меньше значения, определяемого следующим выражением (оценка Адамара):

Факторы, влияющие на точность решения - student2.ru

Плохая обусловленность матрицы а может быть следствием либо некорректности математического описания задачи, либо специфичности рассматриваемого состояния системы, например, при расчете установившегося режима, близкого к предельному по условию существования. В первом случае необходимо составление корректного математического описания, соответствующего техническому существу задачи, а во втором — использование иных методов, а не метода Гаусса.

СПЕЦИФИКА УРАВНЕНИЙ УСТАНОВИВШЕГОСЯ РЕЖИМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

1. В большом числе случаев матрица коэффициентов системы уравнений является слабозаполненной, т.е. содержит большое число нулевых элементов. Так в матрице Уy число ненулевых элементов равно примерно 4n, т.е. n2-4n элементы этих матриц равны нулю.

2. Диагональные элементы матрицы а обычно больше недиагональных.

3. Матрица коэффициентов симметричная – можно более рационально организовать вычислительный процесс прямого хода метода Гаусса. Учет этих особенностей при реализации метода Гаусса на ЭВМ существенно повышает вычислительную эффективность программы за счет сокращения требуемого объема памяти и времени расчёта.

УЧЁТ СЛАБОЙ ЗАПОЛНЕННОСТИ (РАЗРЕЖЕННОСТИ)

МАТРИЦЫ УЗЛОВЫХ ПРОВОДИМОСТЕЙ Yу

1 Матрица узловых проводимостей находится в памяти машины в т.н. упакованном виде (ненулевые элементы матрицы запоминаются с помощью т.н. линейных связанных списков).

2 Стремятся так построить алгоритм, чтобы обеспечить минимальное возрастание заполненности матрицы а(к) в процессе прямого хода метода Гаусса.

Наши рекомендации