共轭梯度法步骤
共轭梯度法是一种求解线性方程组的迭代算法,它以高效稳定的特点而广受欢迎。以下是共轭梯度法的步骤:
步骤1:初始化
首先,我们需要有一个初始向量x0和一个初始残量r0=b-Ax0。其中,A为系数矩阵,b为常数向量。
步骤2:计算方向向量
令d0=r0,表示第一次迭代的方向向量。
步骤3:计算步进长度
正则化共轭梯度法令α0=(r0·r0)/(d0·Ad0),其中·表示向量的点积。α0表示迭代过程中每个方向向量的步进长度。
步骤4:更新解向量
令x1=x0+α0d0,表示迭代后的解向量。
步骤5:计算新残量
令r1=r0-α0Ad0。
步骤6:判断终止条件
如果r1的范数小于预设阈值,或者迭代次数达到预设次数,终止迭代。否则,进入下一次迭代。
步骤7:更新方向向量
令β1=(r1·r1)/(r0·r0),表示更新方向向量的轴线。
步骤8:计算新方向向量
令d1=r1+β1d0,表示新的迭代方向向量。
步骤9:计算新的步进长度
令α1=(r1·r1)/(d1·Ad1)。
步骤10:更新解向量
令x2=x1+α1d1。
步骤11:更新残量
令r2=r1-α1Ad1。
步骤12:重复步骤6至11,直至满足终止条件。
总结起来,共轭梯度法的步骤主要包括初始化、计算方向向量、计算步进长度、更新解向量、计算新残量、判断终止条件、更新方向向量、计算新的步进长度、更新解向量和更新残量等。该算法迭代次数较少,收敛速度快,适用于大规模线性方程组的求解。
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