Текст подпрограммы и версий
aig3r_p.zip  aig3e_p.zip  aig3c_p.zip 
Тексты тестовых примеров
taig3r_p.zip  taig3e_p.zip  taig3c_p.zip 

Подпрограмма:  AIG3R (модуль AIG3R_p)

Назначение

Обращение вещественной матрицы общего вида методом Гаусса с выбором ведущего элемента по столбцу и оценка числа обусловленности матрицы.

Математическое описание

Для заданной вещественной квадратной матрицы А порядка N выполняется треугольная факторизация  L- 1А = U,  где L - нижняя треугольная матрица, U - верхняя треугольная матрица, вычисляется величина, обратная числу обусловленности матрицы А

     RCOND = 1/(|| A ||1*|| A-1 ||1) ,

   где   || A ||1 = maxj = 1, ..., N{ | a1 j | + | a2 j | + ...+ | aN j | }. 

Далее вычисляется матрица  U-1, и затем вычисляется  А-1 = U-1L-1.

Дж. Форсайт, М. Малькольм, К. Моулер. Машинные методы математических вычислений. М.: Мир, 1980.

Использование

procedure AIG3R(var A :Array of Real; var M :Integer; var N :Integer;
                var NLEAD :Array of Integer; var RCOND :Real;
                var Z :Array of Real; var IERR :Integer); 

Параметры

A - вещественный двумерный массив размера М на N, в котором задается исходная матрица; на выходе на месте исходной матрицы находится вычисленная обращенная матрица;
M - первая размерность массива А в вызывающей программе (тип: целый);
N - порядок обращаемой матрицы (тип: целый);
NLEAD - целый вектор длины N, содержащий на выходе информацию о выполненных в ходе факторизации перестановках (см. замечания по использованию);
RCOND - вещественная переменная, содержащая на выходе вычисленное значение величины, обратной числу обусловленности матрицы;
Z - вещественный рабочий вектор длины N;
IERR - целая переменная, содержащая на выходе информацию о прохождении счета; при этом:
IЕRR=65 - если М ≤ 0 или N ≤ 0;
IЕRR=66 - если в процессе счета возникло переполнение (это говорит о том, что либо ||А||1, либо некоторые элементы матрицы U, либо некоторые элементы обращенной матрицы превосходят по абсолютной величине максимальное представимое на данной машине число);
IЕRR=-К - если в результате факторизации в К-й строке матрицы U диагональный элемент равен нулю (это свидетельствует о вырожденности матрицы А). Если таких строк у матрицы U несколько, то значение K полагается равным номеру последней из них.

Версии

AIG3E - обращение методом Гаусса с выбором ведущего элемента по столбцу и оценка числа обусловленности вещественной матрицы А, заданной с расширенной (Extended) точностью.
AIG3C - обращение методом Гаусса с выбором ведущего элемента по столбцу и оценка числа обусловленности комплексной матрицы А.

Вызываемые подпрограммы

AFG4R - подпрограмма треугольной факторизации и оценки числа обусловленности матрицы А;
UTAFSI - подпрограмма выдачи диагностических сообщений.

Замечания по использованию

  1. 

В подпрограмме АIG3E массивы А и Z и переменная RСОNE имеют тип External, для треугольного разложения и оценки числа обусловленности матрицы А вызывается подпрограмма АFG4E.

  2. 

В подпрограмме АIG3С массивы А и Z имеют тип Сomplex, для треугольного разложения матрицы А вызывается подпрограмма АFG4С.

  3. 

На выходе К - й элемент вектора NLЕАE равен номеру строки, переставленной на К - м шаге факторизации с К - й строкой матрицы А. Так как факторизация Гаусса требует N - 1 шагов, то NLЕАD (N) = N.

  4. 

Если вырабатывается значение переменной IЕRR, отличное от нуля, то выдается соответствующее диагностическое сообщение и происходит выход из подпрограммы.

Пример использования

Unit TAIG3R_p;
interface
uses
SysUtils, Math, { Delphi }
LStruct, Lfunc, UtRes_p, AIG3R_p;

function TAIG3R: String; 

implementation

function TAIG3R: String;
var
J,I,JI,JJ,II,IERR,M,N,K :Integer;
RCONE :Real;
B :Array [0..15] of Real;
C :Array [0..15] of Real;
Z :Array [0..3] of Real;
NLEAE :Array [0..3] of Integer;
const
A :АRRАУ [0..15] ОF RЕАL = ( 7.9,8.5,4.3,3.2,5.6,-4.8,4.2,-1.4,5.7,0.8,-3.2,
-8.9,-7.2,3.5,9.3,3.3 );
labeL
_1,_2,_3,_4,_5,_6,_7,_8;
begin
Result := '';
M := 4;
N := M;
for I:=1 to M do
 begin
  for J:=1 to N do
   begin
    B[(I-1)+(J-1)*4] := A[(I-1)+(J-1)*4];
_1:
   end;
_2:
 end;
Result := Result + Format('%s',[' A=']);
Result := Result + #$0D#$0A;
for J:=1 to N do
 begin
for I:=1 to M do
 begin
  Result := Result + Format('%20.12f ',[A[(I-1)+(J-1)*4]]) + #$0D#$0A;
 end;
 end;
Result := Result + #$0D#$0A;
AIG3R(A,M,N,NLEAE,RCONE,Z,IERR);
Result := Result + Format('%s',['   NLEAE=']);
Result := Result + #$0D#$0A;
for JI:=1 to N do
 begin
  Result := Result + Format('%3d ',[NLEAD[JI-1]]) + #$0D#$0A;
 end;
Result := Result + #$0D#$0A;
Result := Result + Format('%s',[' A=']);
Result := Result + #$0D#$0A;
for JJ:=1 to N do
 begin
for II:=1 to M do
 begin
  Result := Result + Format('%20.12f ',[A[(II-1)+(JJ-1)*4]]) + #$0D#$0A;
 end;
 end;
Result := Result + #$0D#$0A;
Result := Result + Format('%s',['   IERR=']);
Result := Result + Format('%3d',[IERR]) + #$0D#$0A;
Result := Result + Format('%s',['   RCONE=']);
Result := Result + Format('%20.12f ',[RCOND]) + #$0D#$0A;
for I:=1 to M do
 begin
  for J:=1 to N do
   begin
    C[(I-1)+(J-1)*4] := 0.0;
    for K:=1 to N do
     begin
      C[(I-1)+(J-1)*4] := C[(I-1)+(J-1)*4]+B[(I-1)+(K-1)*4]*A[(K-1)+(J-1)*4];
_3:
     end;
_4:
   end;
_5:
 end;
Result := Result + Format('%s',[' A*INVERSE(A)=']);
Result := Result + #$0D#$0A;
for J:=1 to N do
 begin
for I:=1 to M do
 begin
  Result := Result + Format('%20.12f ',[C[(I-1)+(J-1)*4]]) + #$0D#$0A;
 end;
 end;
Result := Result + #$0D#$0A;
for I:=1 to M do
 begin
  for J:=1 to N do
   begin
    C[(I-1)+(J-1)*4] := 0.0;
    for K:=1 to N do
     begin
      C[(I-1)+(J-1)*4] := C[(I-1)+(J-1)*4]+A[(I-1)+(K-1)*4]*B[(K-1)+(J-1)*4];
_6:
     end;
_7:
   end;
_8:
 end;
Result := Result + Format('%s',[' INVERSE(A)*A=']);
Result := Result + #$0D#$0A;
for J:=1 to N do
 begin
for I:=1 to M do
 begin
  Result := Result + Format('%20.12f ',[C[(I-1)+(J-1)*4]]) + #$0D#$0A;
 end;
 end;
Result := Result + #$0D#$0A;
UtRes('TAIG3R',Result);  {вывод результатов в файл TAIG3R.res}
exit;
end;

end.


Результаты:

               |  0.05056      0.05429     0.00629     0.03500 |
      A  =  |  0.05189    -0.08460     0.07212    -0.00030 |
               | -0.00841     0.04319     0.02021    -0.12113 |
               | -0.04971     0.02797     0.07900    -0.05773 |

      NLEAD  =  (2, 2, 4, 4)

      RCOND  =  0.41764