Текст подпрограммы и версий ammhr_p.zip , ammhe_p.zip , ammhc_p.zip |
Тексты тестовых примеров tammhr_p.zip , tammhe_p.zip , tammhc_p.zip |
Умножение матрицы, обратной к заданной в компактной форме вещественной ленточной матрице A, на прямоугольную матрицу и оценка числа обусловленности матрицы A.
Для заданной в компактной форме ленточной вещественной матрицы А порядка N выполняется треугольная факторизация L- 1 А = U, где U - верхняя треугольная ленточная матрица, вычисляется величина, обратная числу обусловленности матрицы A:
RCOND = 1 / ( || A ||1 - || A-1 ||1 ) , где N || A ||1 = max { ∑ | ai j | } j=1,...N i=1
и затем для заданной вещественной прямоугольной матрицы B размера N на NN вычисляется прямоугольная матрица С = А- 1 В размера N на NN путем решения NN систем линейных алгебраических уравнений А*С (J) = В(J), где С(J) и В(J) суть J - е столбцы матриц C и B, J = 1,...,NN.
Дж.Форсайт, М.Малькольм, К.Моулер. Машинные методы математических вычислений. М.: Мир, 1980.
procedure AMMHR(var A :Array of Real; var MA :Integer; var N :Integer; var ML :Integer; var MU :Integer; var NLEAD :Array of Integer; var B :Array of Real; MB :Integer; NN :Integer; var RCOND :Real; var Z :Array of Real; var IERR :Integer);
Параметры
A - | вещественный двумерный массив размера МА*N, в первых МL+МU+1 столбцах которого задается в компактном виде ленточная матрица А порядка N; на выходе в первых МL столбцах массива находятся нижние кодиагонали ленточной матрицы L1 *...* LN - 1 (Li, i = 1,...,N - 1, суть элементарные матрицы исключения метода Гаусса), в следующих МL+МU+1 столбцах содержится в компактном виде матрица U; |
MA - | первая размерность массива А в вызывающей программе (тип: целый); |
N - | порядок матрицы А и число строк матриц B и C (тип: целый); |
ML - | число нижних кодиагоналей матрицы А (тип: целый); |
MU - | число верхних кодиагоналей матрицы А (тип: целый); |
NLEAE - | целый вектор длины N, содержащий на выходе информацию о выполненных в ходе факторизации перестановках (см. замечания по использованию); |
B - | вещественный двумерный массив размера МВ*NN, в котором задается матрица B; на выходе на соответствующих местах находятся элементы матрицы С = A- 1 B; |
MB - | первая размерность массива B в вызывающей программе (тип: целый); |
NN - | число столбцов матрицы B и C (тип: целый); |
RCONE - | вещественная переменная, содержащая на выходе вычисленное значение величины 1 / (|| A ||1 - || A- 1 ||1) (см. замечания по использованию); |
Z - | вещественный рабочий вектор длины N; |
IERR - | целая переменная, содержащая на выходе информацию о прохождении счета, при этом: |
IЕRR=65 - | если хотя бы одна из переменных MA, N, MB, NN имеет значение, меньшее единицы; |
IЕRR=66 - | если в процессе счета произошло переполнение (это говорит о том, что либо || A ||1, либо некоторые элементы матрицы U или матрицы C превосходят по абсолютной величине максимальное представимое на данной машине число); |
IЕRR= -К - | если в результате факторизации в К - ой строке матрицы U диагональный элемент равен нулю (это свидетельствует о вырождености матрицы А). Если таких строк у матрицы U несколько, то значение K полагается равным номеру последней из них; |
IЕRR=67 - | если для некоторого J, 1 ≤ J ≤ NN, система А*С (J) = В(J) несовместна. |
Версии
AMMHE - | умножение матрицы, обратной к заданной с расширенной (Extended) точностью в компактной форме вещественной ленточной матрице A, на вещественную прямоугольную матрицу, заданную с расширенной (Extended) точностью, и оценка числа обусловленности матрицы А; |
AMMHC - | умножение матрицы, обратной к заданной в компактной форме комплексной ленточной матрице A, на комплексную прямоугольную матрицу и оценка числа обусловленности матрицы А. |
Вызываемые подпрограммы
AFB2R - | подпрограмма треугольной факторизации и оценки числа обусловленности ленточной матрицы А. |
UTAFSI - | подпрограмма выдачи диагностических сообщений. |
Замечания по использованию
1. |
В подпрограмме АММНE массивы А, B, Z и переменная RСОNE имеют тип Extended, для треугольного разложения и оценки числа обусловленности ленточной матрицы А вызывается подпрограмма АFВ2E. | |
2. |
В подпрограмме AMMHC массивы А, B и Z имеют тип Complex, для треугольного разложения и оценки числа обусловленности ленточной матрицы А вызывается подпрограмма АFВ2С. | |
3. |
На выходе К - й элемент вектора NLЕАE равен номеру строки, переставленной на К - м шаге факторизации с К - ой строкой матрицы А. Поскольку факторизация Гаусса требует N - 1 шагов, то NLЕАD(N) = N. | |
4. |
При обращении к подпрограмме необходимо выполнение условия МВ ≥ N. Кроме того, так как в результате выполненных в ходе факторизации перестановок число верхних кодиагоналей матрицы U равно МU+МL, а также в силу некоторых конструктивных особенностей подпрограммы, для правильной ее работы необходимо выполнение условия МА ≥ N > МU + 2 МL + 1. Если же МU + 2 МL + 1 ≥ N, то более целесообразно, задав матрицу А не в компактной, а в полной форме, обратиться к подпрограмме АММGR. | |
5. | Если вырабатывается значение переменной IЕRR, отличное от нуля, то выдается соответствующее диагностическое сообщение и если IЕRR > 0, то происходит выход из подпрограммы. |
Unit TAMMHR_p; interface uses SysUtils, Math, { Delphi } LStruct, Lfunc, UtRes_p, AMMHR_p; function TAMMHR: String; implementation function TAMMHR: String; var MA,N,ML,MU,MB,NN,I,J,J0,J1,K,IERR :Integer; RCONE :Real; A :Array [0..24] of Real; B :Array [0..49] of Real; Z :Array [0..4] of Real; NLEAE :Array [0..4] of Integer; label _1,_2,_3,_4; begin Result := ''; МА := 5; N := 5; ML := 1; MU := 1; МВ := 5; NN := 10; for I:=1 to МА do begin for J:=1 to N do begin A[(I-1)+(J-1)*5] := 0.0; B[(I-1)+(J-1)*5] := 0.0; B[(I-1)+(J+5-1)*5] := 0.0; _1: end; _2: end; for I:=1 to МА do begin J0 := Max0(1,I-ML); J1 := Min0(N,I+MU); for J:=J0 to J1 do begin K := J-I+ML+1; A[(I-1)+(K-1)*5] := (I*10+J); B[(I-1)+(J-1)*5] := A[(I-1)+(K-1)*5]; B[(I-1)+(J+5-1)*5] := A[(I-1)+(K-1)*5]; _3: end; _4: end; Result := Result + Format('%s',[' A=']); Result := Result + #$0D#$0A; for J:=1 to N do begin for I:=1 to МА do begin Result := Result + Format('%20.16f ',[A[(I-1)+(J-1)*5]]) + #$0D#$0A; end; end; Result := Result + #$0D#$0A; Result := Result + Format('%s',[' B=']); Result := Result + #$0D#$0A; for J:=1 to NN do begin for I:=1 to МВ do begin Result := Result + Format('%20.16f ',[B[(I-1)+(J-1)*5]]) + #$0D#$0A; end; end; Result := Result + #$0D#$0A; AMMHR(A,MA,N,ML,MU,NLEAE,B,MB,NN,RCONE,Z,IERR); Result := Result + Format('%s',[' NLEAE=']); Result := Result + #$0D#$0A; for J:=1 to N do begin Result := Result + Format('%3d ',[NLEAD[J-1]]) + #$0D#$0A; end; Result := Result + #$0D#$0A; Result := Result + Format('%s',[' A=']); Result := Result + #$0D#$0A; for J:=1 to N do begin for I:=1 to МА do begin Result := Result + Format('%20.16f ',[A[(I-1)+(J-1)*5]]) + #$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('%20.16f ',[RCOND]) + #$0D#$0A; Result := Result + Format('%s',[' B=']); Result := Result + #$0D#$0A; for J:=1 to NN do begin for I:=1 to МВ do begin Result := Result + Format('%20.16f ',[B[(I-1)+(J-1)*5]]) + #$0D#$0A; end; end; Result := Result + #$0D#$0A; UtRes('TAMMHR',Result); { вывод результатов в файл TAMMHR.res } exit; end; end. Результаты: | 0 21.0 22.0 23.0 0 | | -0.524 32.0 33.0 34.0 0 | A = | -0.015 43.0 44.0 45.0 0 | | 0.292 54.0 55.0 0 0 | | -0.228 0.569 0 0 0 | NLEAD = (2, 3, 4, 5, 5) , RCOND = 1.47362E-03 , | 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 | | 0.0 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 1.0 0.0 0.0 0.0 | B = | 0.0 0.0 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 1.0 0.0 0.0 | | 0.0 0.0 0.0 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 1.0 0.0 | | 1.0 0.0 0.0 0.0 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 1.0 |