词条 | 条件数 |
释义 | 定义 条件数是线性方程组Ax=b的解对b中的误差或不确定度的敏感性的度量。数学定义为矩阵A的条件数等于A的范数与A的逆的范数的乘积,即cond(A)=‖A‖·‖A-1‖,对应矩阵的3种范数,相应地可以定义3种条件数。 从线性代数的分析可知,矩阵的条件数总是大于1.正交矩阵的条件数等于1,奇异矩阵的条件数为无穷大,而病态矩阵的条件数则为比较大的数据。 根据条件数的定义,线性代数方程的相对误差可以通过以下的不等式来分析: 函数 cond(A,1):1范数 cond(A,2)或cond(A):2范数 cond(A,inf):无穷范数 condest(A)用来计算方阵1范数条件数的下界 rcond(A)用来计算矩阵逆的条件数,数值接近1时为良好条件矩阵,接近0时为坏条件矩阵 条件数事实上表示了矩阵计算对于误差的敏感性。对于线性方程组Ax=b,如果A的条件数大,b的微小改变就能引起解x较大的改变,数值稳定性差。如果A的条件数小,b有微小的改变,x的改变也很微小,数值稳定性好。它也可以表示b不变,而A有微小改变时,x的变化情况。 比如线性方程组 〔1 2 [x = [4 3.999 1] y] 7.999] 的解是(x,y)=(2,1), 而 〔1 2 [x = [4.001 3.999 1] y] 7.998] 的解是(x,y)=(-3.999,4.000) 可见b很小的扰动就引起了x很大的变化,这就是A矩阵条件数大的表现。 一个极端的例子,当A奇异时,条件数为无穷,这时即使不改变b,x也可以改变。奇异的本质原因在于矩阵有0特征值,x在对应特征向量的方向上运动不改变Ax的值。如果一个特征值比其它特征值在数量级上小很多,x在对应特征向量方向上很大的移动才能产生b微小的变化,这就解释了为什么这个矩阵为什么会有大的条件数,事实上,正规阵在二范数下的条件数就可以表示成 abs(最大特征值/最小特征值)。 |
随便看 |
百科全书收录4421916条中文百科知识,基本涵盖了大多数领域的百科知识,是一部内容开放、自由的电子版百科全书。