Peatüki
algus: Võrrandisüsteemide
lahendamine iteratsioonimeetodil
Eelmine: Süsteemimaatriksi
lagu ja iteratsiooniprotsessi koonduvus
Järgmine: Numbriline stabiilsus
Kui suurus
on ühest väiksem, kuid ühele lähedane suurus, siis
Gauss-Seideli meetod koondub,
kuid väga aeglaselt. Tekib probleem, kuidas lähendite jada
koonduvust kiirendada? Üheks koonduvuse kiirendamise võtteks
on nn relaksatsioonimeetod. Relaksatsioonimeetodi
aluseks on algoritm
mille maatrikskujuks on
kus
ja
Probleemiks on määrata relaksatsiooniparameeter
nii, et
oleks vähim. Teatud lisatingimustel on see probleem lahendatud.
Koonduvuse kiirendamise Chebyshev'i
võte.
Oletame, et oleme leidnud algoritmi (6)
abil süsteemi (1) lahendi
lähendid
Olgu
Probleemiks on määrata valemis (11) kordajad
selliselt, et lähendi
veavektor
oleks väiksem kui veavektor
Juhul
on loomulik nõuda, et
See on parajasti siis nii, kui
Kuidas valida kordajad
nii, et need rahuldaks seost (12) ja veavektor oleks
lühima pikkusega? Kuna
siis
kus G=M-1N ja
Tingimusest (12) järeldub, et pk(1)=1.
Lisaks,
Piirdume järgnevas vaid sümmeetrilise maatriksi G juhuga.
Rahuldagu sümmeetrilise maatriksi G omaväärtused
võrratuste ahelat
Kui
on maatriksi G omaväärtus,
mis vastab omavektorile
,
siis
st vektor
on ka maatriksi pk(G) omavektor,
mis vastab omaväärtusele
Sümmeetrilise maatriksi G korral on sümmeetriline
ka maatriks pk(G). Järelikult,
Selleks, et vähendada suurust ,
on vaja leida selline polünoom pk(z), mille
väärtused lõigul
on väikesed ja mis rahuldab tingimust pk( 1)=1.
Sellise omadusega on Chebyshev'i polünoomid. Chebyshev'i
polünoomid lõigul [-1;1] defineeritakse rekurrentse seosega
kusjuures c0(z)=1 ja c1(z)=z.
Need polünoomid rahuldavad võrratust
ja cj(1)=1 ning suurused |cj(z)|
kasvavad kiiresti väljaspool lõiku [-1;1]. Polünoom
kus
rahuldab tingimusi pk(1)=1 ja
Arvestades seoseid (13) ja(14), leiame, et
Järelikult, mida suurem on
seda suurem on
ja seda suurem on Chebyshev'i kiirendus.