深度思考,与时间赛跑
有关数学的内容
线性分解————LU分解与QR分解
将矩阵分成两个或更多矩阵的乘积,起到简化计算的作用
LU分解:A为mxn阶矩阵,可以写成形式为A=LU,其中L是mxm下三角矩阵,可逆;主对角线元素全为1,U是mxn的阶梯型矩阵,此时方程Ax=b变化为LUx=b,可拆分为Ly=b与Ux=y。此时由于拆分方程1和2都是三角矩阵,方程易解。
求解方法:仅使用行倍加变化,将A变换为U,即A=LU,同时可以证明,单位下三角矩阵的乘积和逆也是下三角矩阵,若不可能,L的元素满足用相同的一系列行变化把L变为I。
直观感受算法优势:计算nxn的稠密矩阵A直接计算A.^(-1)需要2n.^3次浮算,A.^(-1)与b乘需要2n.^2次浮算;LU分解大致需要(2n^3)/3次浮算,解Ly=b与Ux=y大约需要n.^2次浮算。同时应注意,实际中矩阵A可能稀疏,然而A.^(-1)很可能是稠密的,此时用LU分解可能会快得多。