第五节、矩阵分解之LU分解

一、A的LU分解:A=LU

  我们之前探讨过矩阵消元,当时我们通过EA=U将A消元得到了U,这一节,我们从另一个角度分析A与U的关系

  假设A是非奇异矩阵且消元过程中没有行交换,我们便可以将矩阵消元的EA=U形式改写成A=LU形式,其中E与L互为逆矩阵,且L是下三角矩阵

  这么写有什么好处?

  当我们使用EA=U时,E是由E1E2...En相乘得到的,我们发现E的每一行中都包含有前面操作的副操作,举个例子,将2个第一行加到第二行得到新的第二行,再将2个第二行加到第三行得到新的第三行,此时第三行中包含有4个第一行,这种累加效应让我们无法直接从E中看出消元的具体过程(尽管它包含了整个消元过程)。

  而当我们使用A=LU时,U是一个上三角阵,L是一个下三角阵,消元的每一步并不会叠加在一起,这使得我们可以清楚地分析消元的过程。

  LU分解在本质上是高斯消元法的一种表达形式,我们只需要将消元过程中的消元乘数写在相应的位置就可以得到L,使用这种方式可以减少消元的操作步骤,且使得消元思路清晰

二、EA=LU

  前面的LU分解的条件是不进行行交换,现在我们来讨论一下允许行交换的情况

  好吧,我觉得看到标题大家应该就知道方法了,就是现将A进行行交换然后再LU分解(E为置换矩阵)

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