LU分解為什麼可以簡化運算量?

時間 2021-06-02 16:35:45

1樓:

Leon教材第7章,高斯消元至上三角形矩陣,三重迴圈

Leon教材第7章,回代法,一次迴圈但每次的計算數為n量級

求解Ax=b時,列增廣矩陣(A|b),進行高斯消元法,將其轉化為上三角形矩陣,需要的運算次數為n^3量級;再使用回代法解出x,需要的運算次數為n^2量級。總的運算次數為n^3量級。

對A進行LU分解,即是高斯消元為上三角形矩陣的過程,需要的運算次數為n^3量級。而後先解 Ly=b 再解 Ux=y,各需要的運算次數為n^2量級。總的運算次數為n^3量級。

這樣看起來好像LU分解沒有什麼用處,但實際工作中,我們往往不是求解一次Ax=b就結束了,可能還要求解Ax=b1, Ax=b2, ..., Ax=bm這一系列的方程。此時再估計一下運算量。

使用LU分解:n^3+m*n^2

不用LU分解:m*n^3

兩種方法的開銷優劣就一目了然了,當求解的方程數量越多,LU分解的優勢就越明顯。

除了Leon教材第7章,還可以參閱http://

courses.washington.edu/

amath581/581.pdf

裡P39的講授,介紹這種方法在FDTD計算漩渦時的應用。

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