Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634932)
Контекстум
Руконтекст антиплагиат система

Введение в методы решения некорректных задач (190,00 руб.)

0   0
Первый авторЖданов
ИздательствоИздательство СГАУ
Страниц86
ID176286
АннотацияВведение в методы решения некорректных задач. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)
ISBN978-5-7883-0472-6
УДК519.6(075)+512.64(075)
ББК22.19+22.143
Жданов, А.И. Введение в методы решения некорректных задач : [учеб. пособие] / А.И. Жданов .— Самара : Издательство СГАУ, 2006 .— 86 с. — ISBN 978-5-7883-0472-6 .— URL: https://rucont.ru/efd/176286 (дата обращения: 27.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Это дает возможность получить важнейшие начальные понятия о неустойчивости вычислительных задач, а также научиться решать наиболее практически важные некорректные задачи на компьютере. <...> Эти алгоритмы являются универсальными и могут быть использованы для решения широкого класса неустойчивых конечномерных линейных задач. <...> . . . . . . 3.2.4 Обусловленность матрично-векторного умножения 3.2.5 Число обусловленности матрицы . <...> Это явление связано с неустойчивостью (некорректностью) задачи – малые изменения данных задачи вызывают большие изменения в решении. <...> Основная задача, которая рассматривается в данном учебном пособии, – это решение приближенных систем линейных алгебраических уравнений (СЛАУ). <...> Как было указано А.Н. Тихоновым, при построении решения СЛАУ принципиальным фактором является наличие погрешности задания правой части и матрицы. <...> Классические алгоритмы решения СЛАУ, основанные на концепции абсолютной точности, при наличии погрешностей не могут быть положены в основу универсальных вычислительных программ для ЭВМ в силу неустойчивости к погрешностям. <...> В учебном пособии рассматриваются два близких, но в тоже время различных, класса проблем: плохо обусловленные и некорректные задачи, которые с точки зрения применимости численных методов, являются аномальными. <...> Дело в том, что для некорректных задач малые возмущения в исходных данных могут приводить к сколь угодно большим изменениям решения (неустойчивость задачи). <...> Следовательно, в рамках традиционной концепции приближенного решения, отвечающего приближенным данным, некорректные задачи не могут быть решены. <...> Дело в том, что регуляризованная задача с точки зрения численного решения оказывается существенно лучше: она корректна, устойчива. <...> Арифметические пространства В вычислительных методах линейной алгебры под линейным (векторным) пространством над полем вещественных чисел понимается арифметическое n-мерное линейное пространство <...>
Введение_в_методы_решения_некорректных_задач.pdf
А.И. Жданов ВВЕДЕНИЕ В МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ НЕКОРРЕКТНЫХ ЗАДАЧ
Стр.1
УДК 519.6(075)+512.64(075) ББК 22.19+22.143 Ж422 Жданов А.И. Введение в методы решения некорректных задач: Учеб. пособие. – Изд-во Самарского гос. аэрокосмического ун-та, 2006. – 87 с. ISBN 5-7883-0472-6 Рассмотрены основные понятия теории некорректных задач. В основном изложение ведется для случая конечномерных задач. Это дает возможность получить важнейшие начальные понятия о неустойчивости вычислительных задач, а также научиться решать наиболее практически важные некорректные задачи на компьютере. Для решения неустойчивых вычислительных задач данного класса рассмотрены современные наиболее эффективные вычислительные алгоритмы. Эти алгоритмы являются универсальными и могут быть использованы для решения широкого класса неустойчивых конечномерных линейных задач. Предназначено для студентов обучающихся по специальностям "Прикладная математика и информатика", "Прикладные математика и физика"и др., а также для специалистов, применяющих в своей деятельности идеи и методы решения некорректных задач на компьютерах.
Стр.2
Оглавление Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1 Вспомогательные сведения 7 1.1 Арифметические пространства . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2 Матричная алгебра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.3 Нормы векторов и матриц . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.4 Сингулярное разложение матриц . . . . . . . . . . . . . . 22 2 Нормальные решения и псевдорешения 27 2.1 Псевдорешения линейных систем . . . . . . . . . . . . . . 27 2.2 Линейная задача наименьших квадратов . . . . . . . . . . 30 2.3 Псевдообращение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.4 Вычисление псевдообратных матриц . . . . . . . . . . . . 40 2.5 Типовые примеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3 Вычисление псевдорешений 45 3.1 Определение множества чисел с плавающей точкой . . . . 45 3.2 Обусловленность и числа обусловленности . . . . . . . . . 46 3.2.1 Обусловленность задачи . . . . . . . . . . . . . . . 47 3.2.2 Абсолютное число обусловленности . . . . . . . . . 47 3.2.3 Относительное число обусловленности . . . . . . . 48 3.2.4 Обусловленность матрично-векторного умножения 49 3.2.5 Число обусловленности матрицы . . . . . . . . . . 51 3.3 Теория возмущений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 3.3.1 Системы с квадратными невырожденными матрицами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 3.3.2 Теория относительных возмущений . . . . . . . . . 56 3.3.3 Теория возмущений для задачи наименьших квадратов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 3.4 Вычисление нормальных псевдорешений линейных систем 62 3
Стр.3
4 4 Вычисление решений приближенных систем Оглавление 65 4.1 Корректность вычислительной задачи . . . . . . . . . . . 65 4.2 Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 4.3 Регуляризация систем на основе расширенных систем . . 69 4.4 Обусловленность вычислительной задачи . . . . . . . . . 71 4.5 Метод мнимого сдвига спектра . . . . . . . . . . . . . . . . 73 4.6 Численные примеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 5 Идентификация нестационарных AR-моделей 77 5.1 Стохастические непрерывные модели . . . . . . . . . . . . 77 5.2 Стохастические дискретные модели . . . . . . . . . . . . . 80 5.3 Постановка задачи идентификации . . . . . . . . . . . . . 82 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Стр.4
Предисловие Предисловие На простейших примерах в учебном пособии подробно исследуется феномен неустойчивости вычислительных задач и даются основные подходы по преодолению численных "катастроф". При решении некоторых математических задач встречаются ситуации, когда казалось бы, незначительные возмущения (погрешности) исходных данных (например, при записи их в компьютер) влекут катастрофические последствия в результате. Это явление связано с неустойчивостью (некорректностью) задачи – малые изменения данных задачи вызывают большие изменения в решении. Для так называемых хорошо поставленных проблем традиционные вычислительные методы работают вполне надежно, однако их использование для решения неустойчивых (некоpректно поставленных) задач не безопасно. Основная задача, которая рассматривается в данном учебном пособии, – это решение приближенных систем линейных алгебраических уравнений (СЛАУ). Наличие неизбежных погрешностей (неточностей) в задании коэффициентов как в правой так и в левой (матричном операторе) её частях, порождённых конечной точностью представления чисел в ЭВМ приводит к неопределённости искомого решения. Как было указано А.Н. Тихоновым, при построении решения СЛАУ принципиальным фактором является наличие погрешности задания правой части и матрицы. Классические алгоритмы решения СЛАУ, основанные на концепции абсолютной точности, при наличии погрешностей не могут быть положены в основу универсальных вычислительных программ для ЭВМ в силу неустойчивости к погрешностям. В учебном пособии рассматриваются два близких, но в тоже время различных, класса проблем: плохо обусловленные и некорректные задачи, которые с точки зрения применимости численных методов, являются аномальными. Любой "нормальный" метод (алгоритм), предназначенный для решения "нормальной" (корректной) задачи, как правило, для них работать не будет: либо результат будет неправильным, либо произойдет останов ЭВМ в случае, когда выполнить требуемое программой действие невозможно (разделить на 0 и т.п.). Подобные задачи возникают во многих областях науки и техники: геофизике, радиоастрономии, спектроскопии, экономике, медицинской и технической диагностике, обработке и интерпретации данных физических экспериментов. Тем не менее долгое время считалось, что подоб5
Стр.5