高斯法和列主元高斯消去法解线性方程组(MATLAB版)
Gauss列主元消去法、QR(MATLAB)
Gauss列主元消去法、QR(MATLAB)Gauss列主元消去法是一种线性方程组的求解方法，也称Gauss消去法。
其基本思想是将方程组转化为上三角矩阵，然后通过反向代入求解。
该方法的优点在于计算精度高，求解速度快，但缺点是需要大量的计算，尤其是在矩阵阶数较高时。
具体来讲，Gauss列主元消去法的步骤如下：步骤一：将系数矩阵A进行LU分解，其中L是下三角矩阵、U是上三角矩阵。
设$A=LU$，则原方程组可以写成$LUx=b$。
步骤二：通过初等矩阵左乘系数矩阵A，将每一列的主元变为该列所有元素中绝对值最大的那个元素。
这个过程称为选主元，可以避免计算中的数值不稳定问题。
步骤三：将选主元后的系数矩阵A进行LU分解，得到$L^{'}$、$U^{'}$。
步骤五：通过反向代入求解$U^{'}x=y$，得到$x$的解。
Gauss列主元消去法的实现通常通过矩阵的变换来实现。
对于$n$阶矩阵$A=[a_{ij}]$，通过一系列的行变换，可以将其变为上三角矩阵。
其中的变换可以表示为：$$ R_{i} \leftrightarrow R_{j} $$其中，$R_{i}$和$R_{j}$分别表示矩阵$A$中的第$i$行和第$j$行，$k$是一个非零常数。
这些变换被称为初等行变换。
在MATLAB中，可以使用已经实现好的{\color{blue}\texttt{gauss}}函数来求解线性方程组。
该函数实现的算法是Gauss列主元消去法。
其调用格式为：x = gauss(A,b)其中，$A$是系数矩阵，$b$是结果向量。
函数返回结果向量$x$。
如果$A$或$b$不合法，则函数会返回一个空向量。
除了Gauss列主元消去法，还有一种常用的求解线性方程组的方法是QR分解法。
步骤二：通过正交矩阵左乘系数矩阵$A$，使其变为一个上三角矩阵。
这个过程称为正交相似变换。
步骤三：将$b$进行正交相似变换，得到$Q^{T}b$。
数学实验“线性方程组高斯消去法”实验报告(内含matlab程序)
西京学院数学软件实验任务书实验一实验报告一、实验名称：线性方程组高斯消去法。
二、实验目的：进一步熟悉理解Guass 消元法解法思路，提高matlab 编程能力。
三、实验要求：已知线性方程矩阵，利用软件求解线性方程组的解。
四、实验原理：消元过程：设0)0(11≠a ，令乘数)0(11)0(11/a a m i i -=，做（消去第i 个方程组的i x ）操作1i m ×第1个方程+第i 个方程（i=2，3，.....n ）则第i 个方程变为1)1(2)1(2...i n in i b x a x a =++ 这样消去第2，3，。
，n 个方程的变元i x 后。
原线性方程组变为：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=++=++=++)1()1(2)1(2)1(2)1(22)1(22)0(1)0(11)0(11... . .... ...n n nn n n n n n b x a x a b x a x a b x a x a 这样就完成了第1步消元。
回代过程：在最后的一方程中解出n x ，得：)1()1(/--=n nn n n n a b x再将n x 的值代入倒数第二个方程，解出1-n x ，依次往上反推，即可求出方程组的解：其通项为3,...1-n 2,-n k /)()1(1)1()1(=-=-+=--∑k kk n k j j k kj k k k a x a bx五、实验内容：function maintest2clcclear allA=[1 3 4;2 4 5;1 4 6];%系数矩阵 b=[1 7 6]'%常数项num=length(b)for k=1:num-1for i=k+1:numif A(k,k)~=0l=A(i,k)/A(k,k); A(i,:)=A(i,:)-A(k,:).*l; b(i)=b(i)-b(k)*l; endendendAb%回代求xx(num)=b(num)/A(num,num);for i=num-1:-1:1sum=0;for j=i+1:numsum=sum+A(i,j)*x(j);endx(i)=(b(i)-sum)/A(i,i);endxEnd六、实验结果：A =1.0000 3.0000 4.0000 0 -2.0000 -3.00000 0 0.5000b =1.00005.00007.5000x =16 -25 15。
gauss列主元素消去法matlab
高斯列主元素消去法是一种解线性方程组的常用方法，特别在数值分析和线性代数中应用广泛。
在Matlab中，我们可以使用该方法来解决大规模的线性方程组，包括矩阵的求解和矩阵的反转。
一、高斯列主元素消去法的基本原理高斯列主元素消去法是一种基于矩阵消元的方法，它通过一系列的矩阵变换将原始的线性方程组转化为上三角形式，然后再进行回代求解。
这个方法的核心就是通过矩阵的变换来简化原始的线性方程组，使得求解过程更加简单高效。
在Matlab中，我们可以利用矩阵运算和函数来实现高斯列主元素消去法，如`lu`分解函数和`\"`运算符等。
通过这些工具，我们能够快速地求解各种规模的线性方程组并得到准确的结果。
二、高斯列主元素消去法在Matlab中的实现在Matlab中，我们可以通过调用`lu`函数来实现高斯列主元素消去法。
该函数返回一个上三角矩阵U和一个置换矩阵P，使得PA=LU。
通过对U进行回代求解，我们可以得到线性方程组的解。
除了`lu`函数之外，Matlab还提供了一些其他的函数和工具来帮助我们实现高斯列主元素消去法，比如`\"`运算符和`inv`函数等。
通过这些工具的组合使用，我们能够更加灵活地进行线性方程组的求解，并且可以方便地处理特殊情况和边界条件。
三、高斯列主元素消去法的应用与局限性高斯列主元素消去法在实际应用中具有广泛的适用性，特别是对于大规模的线性方程组或者稀疏矩阵的求解。
通过Matlab中的工具和函数，我们可以快速地求解各种规模的线性方程组，并得到高精度的数值解。
然而，高斯列主元素消去法也存在一些局限性，比如对于奇异矩阵或者接近奇异矩阵的情况时，该方法的求解精度可能会下降。
在实际应用中，我们需要结合具体的问题和矩阵特性来选择合适的求解方法，以确保得到准确的结果。
四、个人观点和总结作为一种经典的线性方程组求解方法，高斯列主元素消去法在Matlab 中具有较好的实现和应用效果。
通过对其原理和实现细节的深入理解，我们能够更加灵活地应用该方法，并且能够更好地理解其适用性和局限性。
matlab求解代数方程组解析
第三讲 Matlab 求解代数方程组理论介绍：直接法+迭代法，简单介绍相关知识和应用条件及注意事项 软件求解：各种求解程序讨论如下表示含有n 个未知数、由n 个方程构成的线性方程组：11112211211222221122n n n n n n nn n na x a x a xb a x a x a x b a x a x a x b +++=⎧⎪+++=⎪⎨⎪⎪+++=⎩ （1）一、直接法 1.高斯消元法：高斯消元法的基本原理： 在（1）中设110,a ≠将第一行乘以111,k a a -加到第(2,3,,),k k n = 得： (1)(1)(1)(1)11112211(2)(1)(2)22112(2)(2)(2)22n n n n n nn n n a x a x a x b a x a x b a x a x b ⎧+++=⎪++=⎪⎨⎪⎪++=⎩（2）其中(1)(1)1111,.k k aa b b ==再设(2)220,a ≠将（2）式的第二行乘以(2)2(2)22,(3,,)k a k n a -= 加到第k 行，如此进行下去最终得到：(1)(1)(1)(1)11112211(2)(1)(2)22112(1)(1)(1)1,111,1()()n n n n n n n n n n n n n n n n nn n n a x a x a x b a x a x b a x a x b a x b --------⎧+++=⎪++=⎪⎪⎨⎪+=⎪⎪=⎩（3） 从（3）式最后一个方程解出n x ，代入它上面的一个方程解出1n x -，并如此进行下去，即可依次将121,,,,n n x x x x - 全部解出，这样在()0(1,2,,)k kk a k n ≠= 的假设下，由上而下的消元由下而上的回代，构成了方程组的高斯消元法. 高斯消元法的矩阵表示：若记11(),(,,),(,,)T T ij n n n n A a x x x b b b ⨯=== ，则（1）式可表为.Ax b =于是高斯消元法的过程可用矩阵表示为：121121.n n M M M Ax M M M b --=其中：(1)21(1)111(1)1(1)11111n a a M a a ⎛⎫ ⎪ ⎪- ⎪=⎪ ⎪ ⎪ ⎪- ⎪⎝⎭ (2)32(2)222(2)2(2)221111n a a M a a ⎛⎫⎪⎪ ⎪-⎪=⎪ ⎪ ⎪⎪- ⎪⎝⎭高斯消元法的Matlab 程序： %顺序gauss 消去法,gauss 函数 function[A,u]=gauss(a,n) for k=1:n-1%消去过程 for i=k+1:n for j=k+1:n+1%如果a(k,k)=0,则不能削去 if abs(a(k,k))>1e-6 %计算第k 步的增广矩阵 a(i,j)=a(i,j)-a(i,k)/a(k,k)*a(k,j); else%a(k,k)=0,顺序gauss 消去失败 disp (‘顺序gauss 消去失败‘)； pause; exit; end end end end%回代过程 x(n)=a(n,n+1)/a(n,n); for i=n-1:-1:1 s=0; for j=i+1:n s=s+a(i,j)*x(j); endx(i)=(a(i,n+1)-s)/a(i,i); end%返回gauss 消去后的增广矩阵 A=triu(a); %返回方程组的解 u=x ;练习和分析与思考： 用高斯消元法解方程组：12345124512345124512452471523814476192536x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x ++++=⎧⎪+++=⎪⎪++++=⎨⎪+++=⎪+++=⎪⎩2.列主元素消元法在高斯消元法中进行到第k 步时，不论()k ik a 是否为0，都按列选择()||(,,)k ik a i k n = 中最大的一个，称为列主元，将列主元所在行与第k 行交换再按高斯消元法进行下去称为列主元素消元法。
解线性方程组的方法
解线性方程组的方法线性方程组是数学中常见的一类方程组，它由一组线性方程组成，常用形式为：a₁₁x₁ + a₁₂x₂ + … + a₁ₙxₙ = b₁a₂₁x₁ + a₂₂x₂ + … + a₂ₙxₙ = b₂⋮aₙ₁x₁ + aₙ₂x₂ + … + aₙₙxₙ = bₙ其中，a₁₁, a₁₂, …, a₁ₙ, a₂₁, a₂₂, …, aₙₙ为已知系数，b₁,b₂, …, bₙ为已知常数，x₁, x₂, …, xₙ为未知数。
解线性方程组的方法有多种，下面将详细介绍其中的几种常用方法。
1. 列主元高斯消元法列主元高斯消元法是一种经典的解线性方程组的方法。
它的基本思想是通过消元将线性方程组转化为三角形式，然后逐步回代求解未知数。
具体步骤如下：（1）将系数矩阵按列选择主元，即选取每一列中绝对值最大的元素作为主元；（2）对系数矩阵进行初等行变换，使主元所在列下方的元素全部变为零；（3）重复上述步骤，直到将系数矩阵化为上三角矩阵；（4）从最后一行开始，逐步回代求解未知数。
2. Cramer法则Cramer法则是一种基于行列式的解线性方程组的方法。
它利用克拉默法则，通过求解线性方程组的系数矩阵的行列式和各个未知数对应的代数余子式的乘积，进而得到方程组的解。
具体步骤如下：（1）计算线性方程组的系数矩阵的行列式，若行列式为零，则方程组无解，否则进行下一步；（2）分别将每个未知数对应的列替换为常数向量，并计算替换后的系数矩阵的行列式；（3）将第二步计算得到的行列式除以第一步计算得到的行列式，得到各个未知数的解。
需要注意的是，Cramer法则只适用于系数矩阵为非奇异矩阵的情况。
3. 矩阵求逆法矩阵求逆法是一种利用矩阵求逆运算解线性方程组的方法。
它将线性方程组转化为矩阵形式，通过求解系数矩阵的逆矩阵，然后与常数向量相乘得到未知数向量。
具体步骤如下：（1）将线性方程组的系数矩阵记为A，常数向量记为b，未知数向量记为x；（2）判断A是否可逆，若A可逆，则进行下一步，否则方程组无解；（3）求解系数矩阵的逆矩阵A⁻¹；（4）计算未知数向量x = A⁻¹b。
利用matlab解线性方程组
数值计算实验——解线性方程组西南交通大学2012级茅7班20123257 陈鼎摘要本报告主要介绍了基于求解线性方程组的高斯消元法和列主消元法两种数值分析方法的算法原理及实现方法。
运用matlab数学软件辅助求解。
实验内容1．编写用高斯消元法解线性方程组的MATLAB程序，并求解下面的线性方程组，然后用逆矩阵解方程组的方法验证。
2．编写用列主消元法解线性方程组的MATLAB程序，并求解下面的线性方程组，然后用逆矩阵解方程组的方法验证。
给定方程组如下：①0.325x1+2.564x2+3.888x3+5x4=1.521②-1.548x1+3.648x2+4.214x3-4.214x4=2.614③-2.154x1+1.647x2+5.364x3+x4=3.978④0x1+2.141x2-2.354x3-2x4=4.214A.高斯消元法一、算法介绍高斯消元法是一种规则化的加减消元法。
基本思想是通过逐次消元计算把需要求解的线性方程组转化成为上三角方程组，即把现形方程组的系数矩阵转化为上三角矩阵，从而使一般线性方程组的求解转化为等价的上三角方程组的求解。
二、matlab程序function [RA,RB,n,X]=gaus(A,b)B=[A b]; n=length(b); RA=rank(A);RB=rank(B);zhica=RB-RA;if zhica>0,disp(‘因为RA~=RB，所以此方程组无解.')returnendif RA==RBif RA==ndisp(‘因为RA=RB=n，所以此方程组有唯一解.')X=zeros(n,1); C=zeros(1,n+1);for p= 1:n-1for k=p+1:nm= B(k,p)/ B(p,p); B(k,p:n+1)= B(k,p:n+1)-m* B(p,p:n+1);endendb=B(1:n,n+1);A=B(1:n,1:n); X(n)=b(n)/A(n,n);for q=n-1:-1:1X(q)=(b(q)-sum(A(q,q+1:n)*X(q+1:n)))/A(q,q);endelsedisp(‘因为RA=RB<n，所以此方程组有无穷多解.')endend三、实验过程与结果输入的量：系数矩阵A和常系数向量b；输出的量：系数矩阵A和增广矩阵B的秩RA、RB，方程中未知量的个数n和有关方程组解X及其解的信息。
(完整)高斯消去法解线性方程的Matlab程序
1151091 杨晨辉高斯消去法解线性方程的Matlab 程序方法一：function x = gauss(A,b) n = length(b);for k = 1 : n-1if A(k,k)==0fprintf( 'Error: the %dth pivot element equal to zero!\n' return ;endindex = [k+1:n];m = -A(index,k)/A(k,k);A(index,index) = A(index,index) + m*A(k,index); b(index) = b(index) + m*b(k);endx = zeros(n,1);x(n) = b(n)/A(n,n);for i = n-1:-1:1x(i) = ( b(i) - A(i,[i+1:n])*x([i+1:n]) )/A(i,i); end运行结果：>> A=[1 1.355 1.4 2; 3 3.5 0.22 1; 0.5 2 2.1 3;>> b=[2.00,1.00,0.55,3.00]' b =2.00001.00000.55003.0000 >> gauss(A,b)ans =2.5225-2.23130.01771.2381 方法二：矩阵求逆：function [ B ] = qiuni( A )%UNTITLED Summary of this function goes here% Detailed explanation goes here n=numel(A);r=rank(A);B=eye(r);if n==L2for k=1:rfor i=1:r ,k);0.3 0.1 -0.55 2];for j=1:rii=i-1;jj=j-1;if ii==0 && jj==0;ii=r;jj=r;B(ii,jj)=1/A(1,1);elseif ii==0 && jj~=0;ii=r;B(ii,jj)=-A(1,j)/A(1,1);elseif jj==0 && ii~=0;jj=r;B(ii,jj)=A(i,1)/A(1,1);elseB(ii,jj)=A(i,j)-A(i,1)*A(1,j)/A(1,1);endendendA=B;B=eye(r);endB=A;elsemsgbox( ' 矩阵不可逆' , 'message' , 'warn' ); end endGr^l Jr«t jskiALM13LII4I3 S ]J. IXI f 8 4»LEF3f* ll.Tfil™'.*?a. nr-ii I. >3 DOC-1- E^：I.MQP n rml.»HGil・a血«.4WtOMHi超if iMr MHfH 曰ITfar !■ i: rIlliUliNJTL2in kLIU#•十*minilu-dzr齡 4 J 2.4 7^3.9 il-l-Z U • (14 M,1 1*1,1 i Ih.i 他[S 4 J 2 4 2 it 3.3 I ? 5.4 3 3 lh”gg飞『可选1M^4T<E AfrrE喩耳.庇賈■斗『.*玛11册V ttii< .M ■帥？脅 Q* M It 当方程不可逆时:第二种：fun ction [ B ] = lyxq inv( A )%UNTITLED Summary of this fun ctio n goes here % Detailed expla nati on goes here n=n umel(A);r=ra nk(A);B=eye(r);if n==L2E=eye(r);A=[A E];for k=1:(r-1)for i=(k+1):rfor j=(k+1):2*rA(i,j) = A(i,j)-A(i,k)* A(k,j) / A(k,k);endj=k;A(i,j) = A(i,j)-A(i,k)* A(k,j) / A(k,k);endendfor k=2:rpuspus !（ .UJBM , £ .sBesseiu, £ ,廡址k 捌目# . ）xoq6siu9S|9 :（j^：（i,+j ）i：）a=apue pue©!）▼/（「!）皆（「!）日J^：L=[」oj」j=!」ojpue pue：（>l 1>l ）V/（r>l ）V.（>l 1!）V-（r!）V=（r!）V■>l=f pue：（>i i >i ）v/（r>i ）v.（>i i !）v-（r!）v=（r!）v j^：（i /+>i ）=r 」oj（宀）J=!」OJ!■« ^'1 1 I t'C 0 £ S't t fe- S]-*-fiN1=5 3 If• ◎ ID * ・E -*w J£ 口1M^!PIS^'D-EMJ'DgfWP Sfft F IMF CGiK S^£j£K 加屜iz "UP EWtT>- UKH MX®MJFV- HQFU岡Z 伽巾w:MMsmn a t i 11 ft g i t z t if 町■ V —1 J£*frdrj_ E-C-^'P ■fp XklMC I «f*E|«ul3 5 ¥ 1 i I r'C 9 £ C I ・ ** epiiJbcMH L ^btLJ=Ul] Ci 1 J't 1 I L'L 9 ■£ R* L I 3]^j ",|Q 鼻 H-R r ft ・ 4 ■卩 * C- [- T'P- f ■门碑 :\|T- i TI ：-q r R!- 3 I 旷£- « 1- 4 1- f E- F]-» 14肯1肚丫 F1 41 J. I 时4T ■ = FIT IF P 町贰F 3»rl-qll 5 I 3 -5 A I E :f B 5 P C E > 5]<*V] *■*iia t i i i E C g i P S I t ・町詐（q Fri "T<e fc-xsr[i —we*Fip - . jr r ■'w■I« !J►5 ft O EWK陆羽 LfEMLD?K ：fl.«ll r miEI f lfiMlbiM.T -[| g 盅 E fi J E £'L 5> E »'Z € t £]=9 «IH -MnhiQui'u^iJEi 1I in-M ka« tfun cti on X=jie(A,b); [m,n ]=size(A);B=[A,b];RA=ra nk(A);RB=ra nk(B);formatratif RA==RB & RA==n %判断方程有唯一解 X=A\b;else if RA==RB & RA<n %判断方程有无穷解X=A\b %求特解 C=null(A,'R' );%求AX=0勺基础解系else X='方程无解’；％判断方程无解 end end上图的方程有两个，第一个有解，显示结果；第二个无解，显示 方程无解当方程有无穷解时，显示其特解■ -1^ u* sf Bi fclw JtJf• 6 •CiJ □ £J 4■谍 1 3 7 fl I 7 >7 13 D<L. rlsipc-hn- >Ji>; «»EV i > 1.4 > H >J < i T >■ t iipiM -caim 勒诵 < 3 j,4 g ].] I 7 5.? 3 fi« j a m 半・ jj.^(]!4M r A ).i i Fv.? > t 盯・・口©・ *-C5 4 3 a pfUkb)A F IB 4 ft 1J ji«L4ib)X|t 4 1 1,4 •EE i 3 2；a Jt Ct < 5 1.4 ■£L -2 J -L J -i & -J,2 I 2 -2P r «^(b 2 ]]',1 i 1J l !*«/■■ 1]X14N3 g 3.3 I T 5.S 3 5 l.|.b-[14Mi 1 6 3.3 I r 9.2 3 1 d|il>±(14rt if山n 4 I 2 4 I 4 3,9 3 r t,3 ) 6 lixim KJ Hip.EDM 酉52IDiU|i -a v -i ,s -i b o s ? ar■AT“n4 a M H 4 3 IQ:\・B I 各聲a&14+3 3l ：gi52図邸H - g ><k 申r 5.71 %门.・口0医2 d ).] i. ?3 S i|,b-{^94 I■IWr=iIMIS» M 【l I 3 ・l"・l •> 4.1 5 V -«),tell < •】•.”心”」UTIMntrtE ex J 9 Q, " Si・ V12M)l»724?»n« Ut9・ i/i2«e )in^4rmi« m|g 门“t—SJ. *Mb 4 ) 1.4 2 ・).3 I r e.4 ) 1MH 4 >：.< 2 • X> I r «.? ) t ibMOHM “ 4 > 2.4 2 e X )I r 5.2 ) 3ibUOUMA^li 4 ) 2.4 2 « >.> I I C.2 ) < l)#b-(l«M IJWU.WMIS 4 > 2.4 7 • J.5 I f 5.2 S 1 IJUU.b>A F 5 < > >.4 < 3.S I > 6.J > « l).^(l«M 1 Mb <>：.<? « XI I r o.2 ) 9 lbW (l«M I "4 2 6 3.3 I 7 6.J 1 5l),W(l<M I4 > 2.4 2 • >.> t r B.2 > ■ IA=!l -2 3 -l.> -I 5 -3.2 I 2 -2!.bs(> 2 «* J A*|l 1 J -I i ・(・1 4.1 i -• -l|.b-(l 4 •)•*nu *" >«w “5*a□ Jk fi W 2f » -ute«twec»>x - €>»»<» M S^*9V«9<aa >4X<t * * J (J)Mg ■ r.Tp■"daStn m 一「一 . M4te~ 3144-18S44 3B • r *H» " MIL X14 4-189 15 M SmM*lte 3314^21719X3M4・ X144-3215152® .dbr«4M»U RMUMXH4^259O4C N 1 Qf* n M 低 an 心 2( aooTXT Mr201H-2 Id 1)518)0 &1Q @6 ■.U, _ B Ulw« Mi . : MUI 4iwAM« .。
gauss消去法求解方程组matlab
高斯消去法是一种用于求解线性方程组的经典方法，它可以通过矩阵的初等变换将方程组化为上三角形式，然后通过回代的方式求解方程组。
在Matlab中，我们可以利用高斯消去法求解方程组，这样可以更加高效地进行数值计算。
下面我们将简要介绍高斯消去法的原理，并通过Matlab代码演示如何使用高斯消去法求解方程组。
一、高斯消去法原理及步骤高斯消去法是一种通过矩阵的初等变换将线性方程组化为上三角形式的方法，其求解过程主要包括以下几个步骤：1. 将系数矩阵增广为增广矩阵；2. 首先通过初等行变换将增广矩阵化为上三角矩阵；3. 然后通过回代的方式求解方程组。
通过这样的步骤，我们可以将原始的线性方程组化简为上三角形式，从而更容易求解方程组。
二、Matlab代码演示在Matlab中，我们可以通过编写代码实现高斯消去法来求解线性方程组。
下面是一个简单的例子代码，用来演示如何在Matlab中使用高斯消去法求解方程组：```matlabfunction x = gauss_elimination(A, b)[n, m] = size(A);if n ~= merror('A must be a square matrix');endAb = [A, b];for k = 1 : n - 1for i = k + 1 : nfactor = Ab(i, k) / Ab(k, k);Ab(i, k : n + 1) = Ab(i, k : n + 1) - factor * Ab(k, k : n + 1); endendx = zeros(n, 1);x(n) = Ab(n, n + 1) / Ab(n, n);for i = n - 1 : -1 : 1x(i) = (Ab(i, n + 1) - Ab(i, i + 1 : n) * x(i + 1 : n)) / Ab(i, i); endend```通过以上的Matlab代码，我们可以实现高斯消去法的求解过程，并得到方程组的解。
高斯法和列主元高斯消去法解线性方程组(MATLAB版)
clear;clc;
%列主元 Gauss 校区法解线性方程组 A=[3 -5 6 4 -2 -3 8; 1 1 -9 15 1 -9 2; 2 -1 7 5 -1 6 11; -1 1 3 2 7 -1 -2; 4 3 1 -7 2 1 1; 2 9 -8 11 -1 -4 -1; 7 2 -1 2 7 -1 9];%系数矩阵 b=[11 2 29 9 5 8 25]';%n 维向量 y=inv(A)*b %matlab 的计算结果 n=length(b);%方程个数 n x=zeros(n,1);%未知向量 %-------------消去----------for k=1:n-1 Auk=A(k:n,k); [m,u]=max(abs(Auk)); u=u+k-1 %u 为最大元所在的列 %------交换最大的行和当前行的值------for j=k:n temp=A(u,j);A(u,j)=A(k,j);A(k,j)=temp; end temp=b(k);b(k)=b(u);b(u)=temp; % % % if A(k,k)==0; error('Error'); end for i=k+1:n Aபைடு நூலகம்i,k)=A(i,k)/A(k,k); Aik=A(i,k)/A(k,k) for j=k:n A(i,j)=A(i,j)-Aik*A(k,j); end A b(i)=b(i)-Aik*b(k) end
%
end %-------------回代----------x(n)=b(n)/A(n,n) for k=n-1:-1:1 S=b(k); for j=k+1:n S=S-A(k,j)*x(j);
end x(k)=S/A(k,k) end x %程序的计算结果 error=abs(x-ones(n,1))%误差 %误差小于直接进行高斯消去的计算误差
线性方程组的求解方法详解
线性方程组的求解方法详解线性方程组是由一系列线性方程组成的方程组，其中每个方程的未知数都是一次项（与其他未知数之间没有乘法关系）。
解线性方程组的目标是找到满足所有方程的未知数的值。
线性方程组的求解方法有多种，包括高斯消元法、矩阵方法、Cramer法则等。
1.高斯消元法高斯消元法是求解线性方程组的经典方法之一、它通过将线性方程组转化为行简化阶梯形矩阵的形式，从而求得未知数的值。
具体步骤如下：第一步，将线性方程组写成增广矩阵的形式，其中增广矩阵的最后一列为方程组的常数项。
第二步，选择一行（通常选择第一行）为主元行，并将其系数设置为1第三步，对于其他行，通过消去主元的系数，并使得该列上下的其他系数为零。
这一步称为消元操作。
第四步，重复第三步，直到所有行都被消元为止。
第五步，通过回代法，将最简形的增广矩阵转化为解方程组所需的形式。
从最后一行开始，将未知数的值代入到其他行的系数中，直到所有未知数都求得其值。
2.矩阵方法矩阵方法是一种利用矩阵运算求解线性方程组的方法。
该方法可以通过矩阵的逆矩阵、伴随矩阵等来求解。
具体步骤如下：第一步，将线性方程组的系数矩阵和常数矩阵写成增广矩阵的形式。
第二步，求解系数矩阵的逆矩阵。
第三步，将逆矩阵和常数矩阵相乘，得到未知数的解向量。
3. Cramer法则Cramer法则是一种基于行列式的方法，可以求解n元线性方程组。
该方法的基本思想是通过计算行列式的值来求解方程组。
具体步骤如下：第一步，计算线性方程组的系数矩阵的行列式值，如果行列式值不为零则方程组有唯一解，如果行列式值为零，则方程组无解或者有无穷多解。
第二步，将系数矩阵的每一列用常数项替换，并计算其行列式值。
第三步，将每个未知数的系数矩阵的行列式值除以原始行列式的值，得到解向量。
4.LU分解法LU分解法是一种将线性方程组的系数矩阵分解为一个下三角矩阵和一个上三角矩阵的方法。
该方法利用了矩阵分解的性质，通过将线性方程组转化为一个简单的形式，从而求得未知数的值。
lu分解法、列主元高斯法、jacobi迭代法、gaussseidel法的原理及matlab程序
一、实验目的及题目1.1 实验目的：（1）学会用高斯列主元消去法，LU 分解法，Jacobi 迭代法和Gauss-Seidel 迭代法解线性方程组。
（2）学会用Matlab 编写各种方法求解线性方程组的程序。
1.2 实验题目：1. 用列主元消去法解方程组：1241234123412343421233234x x x x x x x x x x x x x x x ++=⎧⎪+-+=⎪⎨--+=-⎪⎪-++-=⎩2. 用LU 分解法解方程组,Ax b =其中4824012242412120620266216A --⎛⎫⎪-⎪= ⎪ ⎪-⎝⎭，4422b ⎛⎫ ⎪ ⎪= ⎪- ⎪-⎝⎭ 3. 分别用Jacobi 迭代法和Gauss-Seidel 迭代法求解方程组：1232341231234102118311210631125x x x x x x x x x x x x x -+=-⎧⎪-+=-⎪⎨-+=⎪⎪-+-+=⎩二、实验原理、程序框图、程序代码等2.1实验原理2.1.1高斯列主元消去法的原理Gauss 消去法的基本思想是一次用前面的方程消去后面的未知数，从而将方程组化为等价形式：1111221122222n n n n nn n nb x b x b x g b x b x g b x g +++=⎧⎪++=⎪⎨⎪⎪=⎩这个过程就是消元，然后再回代就好了。
具体过程如下： 对于1,2,,1k n =-，若()0,k kk a ≠依次计算()()(1)()()(1)()()/,,1,,k k ik ik kk k k k ij ij ik kjk k k i i ik k m a a a a m a b b m b i j k n++==-=-=+然后将其回代得到：()()()()()1/()/,1,2,,1n n n n nn n k k k k k kj j kk j k x b a x b a x a k n n =+⎧=⎪⎨=-=--⎪⎩∑以上是高斯消去。
LU分解高斯消元列主元高斯消元matlab代码
数学实验作业一、矩阵LU分解：function [L,U,p]=lutx(A)[n,n]=size(A);p=(1:n)';for k=1:n-1[r,m]=max(abs(A(k:n,k)));m=m+k-1;if (A(m,k)~=0)if (m~=k)A([k m],:)=A([m k],:);p([k m])=p([m k]);endi=k+1:n;A(i,k)=A(i,k)/A(k,k);j=k+1:n;A(i,j)=A(i,j)-A(i,k)*A(k,j);endendL=tril(A,-1)+eye(n,n)U=triu(A)pend高斯消元法求解方程：n=3;a=[1 2 3 ;4 5 6 ;7 8 9 ];b=[17 18 19];l=eye(n);y=1;for i=1:(n-1)for j=1:(n-i)if a(j+(i-1)*n+y)~=0l(j+(i-1)*n+y)=a(j+(i-1)*n+y)/a(j+(i-1)*n+y-j)for k=1:(n-i+1)a(j+(i-1)*n+y+(k-1)*n)=a(j+(i-1)*n+y+(k-1)*n)-a(j+(i-1)*n+y+(k-1)*n-j)*l(j+(i-1)*n+y) endb(j+y-1)=b(j+y-1)-b(y)*l(j+(i-1)*n+y);endendy=y+1;endsum=0;for j=1:nsum=sum+x(j)+a(k,j);endsum=0;for j=1:nx(j)=0;endfor k=n:-1:1for j=1:nsum=sum+x(j)*a(k,j)endx(k)=(b(k)-sum)/a(k,k) sum=0;end列主元高斯消元法代码：n=3;a=[1 2 3 ;4 5 6 ;7 8 9 ]; b=[17 18 19];l=eye(n);p=eye(n);ma=0for i=1:(n-1)for j=i:nif a(j,i)>ma;ma=a(j,i)endendfor k=i:nif a(k,i)==mam=k;endendfor j=1:na1=a(m,j);a(m,j)=a(i,j);a(i,j)=a1p1=p(m,j);p(m(1),j)=p(i,j);p(i,j)=p1;endb1=b(m);b(m)=b(i);b(i)=b1;ma=0;endy=1;for i=1:(n-1)for j=1:(n-i)if a(j+(i-1)*n+y)~=0l(j+(i-1)*n+y)=a(j+(i-1)*n+y)/a(j+(i-1)*n+y-j)for k=1:(n-i+1)a(j+(i-1)*n+y+(k-1)*n)=a(j+(i-1)*n+y+(k-1)*n)-a(j+(i-1)*n+y+(k-1)*n-j )*l(j+(i-1)*n+y)endb(j+y-1)=b(j+y-1)-b(y)*l(j+(i-1)*n+y);endendy=y+1;endsum=0;for j=1:nx(j)=0;endfor k=n:-1:1for j=1:nsum=sum+x(j)*a(k,j)endx(k)=(b(k)-sum)/a(k,k)sum=0;end全主元高斯消元法代码：n=3;a=[1 2 3 ;4 5 6 ;7 8 9 ];b=[17 18 19];l=eye(n);p=eye(n);q=eye(n);max=0;for i=1:(n-1)for j=i:nfor k=i:nif max<abs(a(j,k)) max=abs(a(j,k));endendendfor j=i:nfor k=i:nif max==abs(a(j,k)) m=[j,k];endendendfor j=1:na1=a(m(1),j);a(m(1),j)=a(i,j);a(i,j)=a1;p1=p(m(1),j);p(m(1),j)=p(i,j);p(i,j)=p1;endb1=b(m(1));b(m(1))=b(i);b(i)=b1;for j=1:na1=a(j,m(2));a(j,m(2))=a(j,i);a(j,i)=a1;q1=q(j,m(2));q(j,m(2))=q(j,i);q(j,i)=q1;endmax=0;endy=1;for i=1:(n-1)for j=1:(n-i)if a(j+(i-1)*n+y)~=0l(j+(i-1)*n+y)=a(j+(i-1)*n+y)/a(j+(i-1)*n+y-j)for k=1:(n-i+1)a(j+(i-1)*n+y+(k-1)*n)=a(j+(i-1)*n+y+(k-1)*n)-a(j+(i-1)*n+y+(k-1)*n-j )*l(j+(i-1)*n+y);endb(j+y-1)=b(j+y-1)-b(y)*l(j+(i-1)*n+y);endendy=y+1;endsum=0;for j=1:nx(j)=0;endfor k=n:-1:1for j=1:nsum=sum+x(j)*a(k,j)endx(k)=(b(k)-sum)/a(k,k)sum=0;end解：编写矩阵：0 1 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0a 0 0 -1 -a 0 0 0 0 0 0 0 0a 0 -1 0 -a 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 -1 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 A= 0 0 0 0 a 1 0 0 -a -1 0 0 00 0 0 0 a 0 1 0 -a 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 -10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 0 0 1 a 0 0 -a 00 0 0 0 0 0 0 0 a 0 1 a 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 a 1B= (0 10 0 0 0 0 0 15 0 20 0 0 0)’F= (f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13)’AF=B F=A\B程序及运算结果：>> a=sym(1/sqrt(2))a =2^(1/2)/2>> A=[0 1 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0a 0 0 -1 -a 0 0 0 0 0 0 0 0a 0 -1 0 -a 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 -1 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 00 0 0 0 a 1 0 0 -a -1 0 0 00 0 0 0 a 0 1 0 -a 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 -10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 0 0 1 a 0 0 -a 00 0 0 0 0 0 0 0 a 0 1 a 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 a -1]A =[ 0, 1, 0, 0, 0, -1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0] [ 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0] [ 2^(1/2)/2, 0, 0, -1, -2^(1/2)/2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0][ 2^(1/2)/2, 0, -1, 0, -2^(1/2)/2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0][ 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, -1, 0, 0, 0, 0, 0] [ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0] [ 0, 0, 0, 0, 2^(1/2)/2, 1, 0, 0, -2^(1/2)/2, -1, 0, 0, 0] [ 0, 0, 0, 0, 2^(1/2)/2, 0, 1, 0, -2^(1/2)/2, 0, 0, 0, 0] [ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, -1] [ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0] [ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 2^(1/2)/2, 0, 0, -2^(1/2)/2, 0] [ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 2^(1/2)/2, 0, 1, 2^(1/2)/2, 0] [ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 2^(1/2)/2, 1]>> B=[0;10;0;0;0;0;0;15;0;20;0;0;0] B =101520>> F=A\BF =10*2^(1/2)-101010-1010-15*2^(1/2)520-5*2^(1/2)5LU分解：>> a=2^(1/2)/2a =0.7071>> A=[0 1 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0a 0 0 -1 -a 0 0 0 0 0 0 0 0a 0 -1 0 -a 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 -1 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 00 0 0 0 a 1 0 0 -a -1 0 0 00 0 0 0 a 0 1 0 -a 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 -10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 0 0 1 a 0 0 -a 00 0 0 0 0 0 0 0 a 0 1 a 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 a 1]A =Columns 1 through 80 1.0000 0 0 0 -1.0000 0 00 0 1.0000 0 0 0 0 00.7071 0 0 -1.0000 -0.7071 0 0 00.7071 0 -1.0000 0 -0.7071 0 0 00 0 0 1.0000 0 0 0 -1.00000 0 0 0 0 0 1.0000 00 0 0 0 0.7071 1.0000 0 00 0 0 0 0.7071 0 1.0000 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 01.00000 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0Columns 9 through 130 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 0-0.7071 -1.0000 0 0 0-0.7071 0 0 0 00 1.0000 0 0 -1.00000 0 1.0000 0 00.7071 0 0 -0.7071 00.7071 0 1.0000 0.7071 00 0 0 0.7071 1.0000>> [L,U,P]=lu(A)L =Columns 1 through 81.0000 0 0 0 0 0 0 00 1.0000 0 0 0 0 0 00 0 1.0000 0 0 0 0 01.0000 0 -1.0000 1.0000 0 0 0 00 0 0 0 1.0000 0 0 00 0 0 0 1.0000 1.0000 0 00 0 0 0 0 0 1.0000 00 0 0 1.0000 0 0 01.00000 0 0 0 0 0 0 -1.00000 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0Columns 9 through 130 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 01.0000 0 0 0 00 1.0000 0 0 00 0 1.0000 0 01.0000 0 1.0000 1.0000 00 0 0 0.5000 1.0000U =Columns 1 through 80.7071 0 0 -1.0000 -0.7071 0 0 00 1.0000 0 0 0 -1.0000 0 00 0 1.0000 0 0 0 0 00 0 0 1.0000 0 0 0 00 0 0 0 0.7071 1.0000 0 00 0 0 0 0 -1.0000 1.0000 00 0 0 0 0 0 1.0000 00 0 0 0 0 0 0 -1.00000 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0Columns 9 through 130 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 0-0.7071 -1.0000 0 0 00 1.0000 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00.7071 0 0 -0.7071 00 1.0000 0 0 -1.00000 0 1.0000 0 00 0 0 1.4142 00 0 0 0 1.0000P =0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 00 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1>> F=U\(L\B)F =10.606637.500010.606627.5000-15.000010.606627.5000-10.60667.5000解：程序及运算结果：Lutx.m文件：function [L,U,p,sig] = lutx(A) %LU Triangular factorization% [L,U,p,sig] = lutx(A) computes a unit lower triangular % matrix L, an upper triangular matrix U, a permutation % vector p, and a scalar sig, so that L*U = A(p,:) and% sig = +1 or -1 if p is an even or odd permutation. [n,n] = size(A);p = (1:n)';w=0for k = 1:n-1% Find largest element below diagonal in k-th column [r,m] = max(abs(A(k:n,k)));m = m+k-1;% Skip elimination if column is zeroif (A(m,k) ~= 0)% Swap pivot rowif (m ~= k)A([k m],:) = A([m k],:);p([k m]) = p([m k]);w=w+1;end% Compute multipliersi = k+1:n;A(i,k) = A(i,k)/A(k,k);% Update the remainder of the matrixj = k+1:n;A(i,j) = A(i,j) - A(i,k)*A(k,j);endend% Separate resultL = tril(A,-1) + eye(n,n)U = triu(A)psig=(-1)^wmydet.m文件：function det=mydet(A)[L,U,p,sig] = lutx(A)det=sig*prod(diag(U))运行结果：>> a=2^(1/2)/2a =0.7071>> A=[0 1 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0a 0 0 -1 -a 0 0 0 0 0 0 0 0a 0 -1 0 -a 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 -1 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 00 0 0 0 a 1 0 0 -a -1 0 0 00 0 0 0 a 0 1 0 -a 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 -10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 0 0 1 a 0 0 -a 00 0 0 0 0 0 0 0 a 0 1 a 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 a 1]A =Columns 1 through 80 1.0000 0 0 0 -1.0000 0 00 0 1.0000 0 0 0 0 00.7071 0 0 -1.0000 -0.7071 0 0 00.7071 0 -1.0000 0 -0.7071 0 0 00 0 0 1.0000 0 0 0 -1.00000 0 0 0 0 0 1.0000 00 0 0 0 0.7071 1.0000 0 00 0 0 0 0.7071 0 1.0000 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 01.00000 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0Columns 9 through 130 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 0-0.7071 -1.0000 0 0 0-0.7071 0 0 0 00 1.0000 0 0 -1.00000 0 1.0000 0 00.7071 0 0 -0.7071 00.7071 0 1.0000 0.7071 00 0 0 0.7071 1.0000>> mydet(A)w =L =Columns 1 through 81.0000 0 0 0 0 0 0 00 1.0000 0 0 0 0 0 00 0 1.0000 0 0 0 0 01.0000 0 -1.0000 1.0000 0 0 0 00 0 0 0 1.0000 0 0 00 0 0 0 1.0000 1.0000 0 00 0 0 0 0 0 1.0000 00 0 0 1.0000 0 0 01.00000 0 0 0 0 0 0-1.00000 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0Columns 9 through 130 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 01.0000 0 0 0 00 1.0000 0 0 00 0 1.0000 0 01.0000 0 1.0000 1.0000 00 0 0 0.5000 1.0000U =Columns 1 through 80.7071 0 0 -1.0000 -0.7071 0 0 00 1.0000 0 0 0 -1.0000 0 00 0 1.0000 0 0 0 0 00 0 0 1.0000 0 0 0 00 0 0 0 0.7071 1.0000 0 00 0 0 0 0 -1.0000 1.0000 00 0 0 0 0 0 1.0000 00 0 0 0 0 0 0 -1.00000 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0Columns 9 through 130 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 0-0.7071 -1.0000 0 0 00 1.0000 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00.7071 0 0 -0.7071 00 1.0000 0 0 -1.00000 0 1.0000 0 00 0 0 1.4142 00 0 0 0 1.0000p =31247865119101213sig =-1L =Columns 1 through 81.0000 0 0 0 0 0 0 00 1.0000 0 0 0 0 0 00 0 1.0000 0 0 0 0 01.0000 0 -1.0000 1.0000 0 0 0 00 0 0 0 1.0000 0 0 00 0 0 0 1.0000 1.0000 0 00 0 0 0 0 0 1.0000 00 0 0 1.0000 0 0 01.00000 0 0 0 0 0 0 -1.00000 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0Columns 9 through 130 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 01.0000 0 0 0 00 1.0000 0 0 00 0 1.0000 0 01.0000 0 1.0000 1.0000 00 0 0 0.5000 1.0000U =Columns 1 through 80.7071 0 0 -1.0000 -0.7071 0 0 00 1.0000 0 0 0 -1.0000 0 00 0 1.0000 0 0 0 0 00 0 0 1.0000 0 0 0 00 0 0 0 0.7071 1.0000 0 00 0 0 0 0 -1.0000 1.0000 00 0 0 0 0 0 1.0000 00 0 0 0 0 0 0 -1.00000 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0Columns 9 through 130 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 0-0.7071 -1.0000 0 0 00 1.0000 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00.7071 0 0 -0.7071 00 1.0000 0 0 -1.00000 0 1.0000 0 00 0 0 1.4142 00 0 0 0 1.0000 p =31247865119101213sig =-1ans =-0.5000解：程序及运算结果：function [L,U,p] = lutx1(A)[n,n] = size(A);p = (1:n)';for k = 1:n-1[r,m] = max(abs(A(k:n,k)));m = m+k-1;if (A(m,k) ~= 0)if (m ~= k)A([k m],:) = A([m k],:);p([k m]) = p([m k]);endfor i=k+1:nA(i,k)=A(i,k)/A(k,k);endfor j=k+1:nA(i,j)=A(i,j)-A(i,k)*A(k,j);endendendL=tril(A,-1)+eye(n,n)U=triu(A)运行结果：>> lutx1(A)L =1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 01 0 -1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 -1 1 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 00 0 0 0 -1 0 1 0 1 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 1 1 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 U =Columns 1 through 80.7071 0 0 -1.0000 -0.7071 0 0 00 1.0000 0 0 0 -1.0000 0 00 0 1.0000 0 0 0 0 00 0 0 1.0000 0 0 0 -1.00000 0 0 0 -0.7071 0 0 00 0 0 0 0 1.0000 0 00 0 0 0 0 0 1.0000 00 0 0 0 0 0 01.00000 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0Columns 9 through 130 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 0-0.7071 -1.0000 0 0 00 0 0 0 00.7071 0 0 -0.7071 0-0.7071 0 0 0 00 1.0000 0 0 -1.00000 0 1.0000 0 00 0 0 0.7071 00 0 0 0 1.0000ans =1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 01 0 -1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 -1 1 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 00 0 0 0 -1 0 1 0 1 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 1 1 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1。
高斯消元法,列主元素消元法及LU分解法的matlab程序
§2.2.1高斯消元法的MATLAB程序f unction [RA,RB,n,X]=gaus(A,b)B=[A b]; n=length(b); RA=rank(A);RB=rank(B);zhica=RB-RA;if zhica>0,disp('请注意：因为RA~=RB，所以此方程组无解.')returnendif RA==RBif RA==ndisp('请注意：因为RA=RB=n，所以此方程组有唯一解.')X=zeros(n,1); C=zeros(1,n+1);for p= 1:n-1for k=p+1:nm= B(k,p)/ B(p,p);B(k,p:n+1)= B(k,p:n+1)-m* B(p,p:n+1);endendb=B(1:n,n+1);A=B(1:n,1:n); X(n)=b(n)/A(n,n);for q=n-1:-1:1X(q)=(b(q)-sum(A(q,q+1:n)*X(q+1:n)))/A(q,q);endelsedisp('请注意：因为RA=RB<n，所以此方程组有无穷多解.') endend运行命令及结果a=[2.51 1.48 4.53;1.48 0.93 -1.30 ;2.68 3.04 -1.48];b=[0.05;1.03;-0.53];[RA,RB,n,X] =gaus (A,b)请注意：因为RA=RB=n，所以此方程组有唯一解.RA =3RB =3n =3X =1.4531-1.5892-0.2749§2.2.2 列主元素消元法的MATLAB程序function [RA,RB,n,X]=liezhu(A,b)B=[A b]; n=length(b); RA=rank(A);RB=rank(B);zhica=RB-RA;if zhica>0,disp('请注意：因为RA~=RB，所以此方程组无解.')returnendif RA==RBif RA==ndisp('请注意：因为RA=RB=n，所以此方程组有唯一解.')X=zeros(n,1); C=zeros(1,n+1);for p= 1:n-1[Y,j]=max(abs(B(p:n,p))); C=B(p,:);B(p,:)= B(j+p-1,:); B(j+p-1,:)=C;for k=p+1:nm= B(k,p)/ B(p,p);B(k,p:n+1)= B(k,p:n+1)-m* B(p,p:n+1);endendb=B(1:n,n+1);A=B(1:n,1:n); X(n)=b(n)/A(n,n);for q=n-1:-1:1X(q)=(b(q)-sum(A(q,q+1:n)*X(q+1:n)))/A(q,q);endelsedisp('请注意：因为RA=RB<n，所以此方程组有无穷多解.') endend运行命令及结果a=[2.51 1.48 4.53;1.48 0.93 -1.30 ;2.68 3.04 -1.48];b=[0.05;1.03;-0.53];[RA,RB,n,X]=liezhu(A,b)请注意：因为RA=RB=n，所以此方程组有唯一解.RA =3RB =3n =3X =1.4531-1.5892-0.2749§2.2.3 LU分解法的MATLAB程序function hl=zhjLU(A)[n n] =size(A); RA=rank(A);if RA~=ndisp('请注意：因为A的n阶行列式hl等于零，所以A不能进行LU分解.A的秩RA如下:'), RA,hl=det(A);returnendif RA==nfor p=1:nh(p)=det(A(1:p, 1:p));endhl=h(1:n);for i=1:nif h(1,i)==0disp('请注意：因为A的r阶主子式等于零，所以A不能进行LU分解.A的秩RA和各阶顺序主子式值hl依次如下：'), hl;RAreturnendendif h(1,i)~=0disp('请注意：因为A的各阶主子式都不等于零，所以A能进行LU分解.A的秩RA和各阶顺序主子式值hl依次如下：')for j=1:nU(1,j)=A(1,j);endfor k=2:nfor i=2:nfor j=2:nL(1,1)=1;L(i,i)=1;if i>jL(1,1)=1;L(2,1)=A(2,1)/U(1,1);L(i,1)=A(i,1)/U(1,1);L(i,k)=(A(i,k)- L(i,1:k-1)*U(1:k-1,k))/U(k,k);elseU(k,j)=A(k,j)-L(k,1:k-1)*U(1:k-1,j);endendendendhl;RA,U,Lendend运行命令及结果a=[2.51 1.48 4.53;1.48 0.93 -1.30 ;2.68 3.04 -1.48];hl=zhjLU(A)请注意：因为A的各阶主子式都不等于零，所以A能进行LU分解.A的秩RA和各阶顺序主子式值hl依次如下：RA =3U =2.5100 1.4800 4.53000 0.9300 -3.97110 0 -0.0837L =1.0000 0 00.5896 1.0000 01.0677 1.5696 1.0000hl =2.5100 0.1439 13.6410>> U=[2.5100 1.4800 4.53000 0.9300 -3.97110 0 -0.0837];>>L= [1.0000 0 00.5896 1.0000 01.0677 1.5696 1.0000];>> b=[0.05;1.03;-0.53];U1=inv(U); L1=inv(L); X=U1*L1*b,x=A\bX =-111.8440110.953125.7324x =1.4531-1.5892-0.2749例2.1： 用高斯消元法求解下面的非齐次线性方程组。
matlab高斯消元法实验原理
matlab高斯消元法实验原理高斯消元法是一种常用的线性方程组求解方法，在数值计算和科学工程领域中广泛应用。
它通过将线性方程组转化为三角形式，从而简化求解过程。
本文将介绍高斯消元法的实验原理。
高斯消元法的实验原理主要分为三个步骤：正向消元、回代和唯一解判断。
首先，我们将线性方程组的系数矩阵化为上三角形式，这个过程称为正向消元。
然后，通过回代的过程求解出方程组的解向量。
最后，利用唯一解判断的方法确定线性方程组是否有唯一解。
在正向消元过程中，我们选择一个主元，通常选择系数矩阵的主对角线上的非零元素作为主元。
然后，通过行初等变换，将主元所在列下方的元素化为零，使系数矩阵变为上三角形式。
这个过程可用矩阵乘法和矩阵加法来表示。
接下来，在回代过程中，我们从最下方的方程开始，求解出最后一个未知数的值。
然后，将得到的解代入前面的方程中，依次求解出其他未知数的值。
这个过程与正向消元类似，但是方向相反，所以称为回代。
在唯一解判断中，我们需要判断线性方程组是否有唯一解。
如果系数矩阵的主对角线上存在零元素，或者方程组中的某个方程是其他方程的线性组合，则该方程组无解或有无穷多解。
否则，方程组有唯一解。
实际应用中，高斯消元法在数值计算、信号处理、图像处理、机器学习等领域都有广泛的应用。
它的优点是简单易行，求解速度较快，但是对于某些特殊的线性方程组，可能会出现数值稳定性较差的情况。
总结而言，高斯消元法是一种常用的线性方程组求解方法，通过正向消元、回代和唯一解判断三个步骤，可以求解出线性方程组的解向量。
该方法在科学计算和工程应用中被广泛使用，具有简单、快速的优点。
Matlab程序Gauss列主元消去法
Matlab程序Gauss列主元消去法编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（Matlab程序Gauss列主元消去法）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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．Gauss 列主元消去法求解线性方程组迭代法计算停止的条件为：．采用用用Gauss 列主元消去法时，Matlab 计算程序为： clearclcA=［2 2 1 2;4 1 3 —1;—4 —2 0 1;2 3 2 3］;B=［1；2；1；0];n=length(B);X=zeros （n,1)；c=zeros(1，n)；d1=0；for i=1：n —1max=abs(A(i ，i ））;m=i;for j=i+1:nif max<abs （A （j,i ））max=abs （A （j,i))；m=j;endendif （m ～=i)for k=i ：nc(k)=A(i ，k);A （i,k)=A(m ，k);A （m,k)=c （k ）;endd1=B(i)；12346212425027,2085113270x x x x -⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪- ⎪ ⎪ ⎪= ⎪ ⎪ ⎪-- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭6)()1(3110max -+≤≤<-k j k j j x xB（i)=B（m);B(m）=d1；endfor k=i+1:nfor j=i+1：nA(k，j）=A(k，j)—A（i，j)*A（k,i）/A（i,i);endB（k）=B(k）—B（i)*A（k，i)/A(i，i）;A（k,i)=0;endendX(n)=B（n）/A(n，n)；for i=n-1：—1:1sum=0；for j=i+1：nsum=sum+A（i，j）*X(j）;endX(i）=（B(i)-sum)/A（i,i);endX计算结果为：X =（1。
高斯消去、追赶法matlab
⾼斯消去、追赶法matlab 1. 分别⽤Gauss消去法、列主元Gauss消去法、三⾓分解⽅法求解⽅程组程序：（1）Guess消去法：function x=GaussXQByOrder(A,b)%Gauss消去法N = size(A);n = N(1);x = zeros(n,1);for i=1:(n-1)for j=(i+1):nif(A(i,i)==0)disp('对⾓元不能为0');return;endm = A(j,i)/A(i,i);A(j,i:n)=A(j,i:n)-m*A(i,i:n);b(j)=b(j)-m*b(i);endendx(n)=b(n)/A(n,n);for i=n-1:-1:1x(i)=(b(i)-sum(A(i,i+1:n)*x(i+1:n)))/A(i,i);end命令⾏输⼊：A=[1 -1 2 1;-1 3 0 -3 ;2 0 9 -6;1 -3 -6 19];b=[1 3 5 7];b=b';x=GaussXQByOrder(A,b)运算结果：x =-8.0000000000000000.3333333333333333.6666666666666672.000000000000000（2）列主元Gauss消去法程序：function x=GaussXQLineMain(A,b)%列主元Gauss消去法N = size(A);n = N(1);x = zeros(n,1);zz=zeros(1,n);for i=1:(n-1)[~,p]=max(abs(A(i:n,i)));zz=A(i,:);A(i,:)=A(p+i-1,:);A(p+i-1,:)=zz;temp=b(i);b(i)=b(i+p-1);b(i+p-1)=temp;for j=(i+1):nm = A(j,i)/A(i,i);A(j,i:n)=A(j,i:n)-m*A(i,i:n);b(j)=b(j)-m*b(i);endendx(n)=b(n)/A(n,n);for i=n-1:-1:1x(i)=(b(i)-sum(A(i,i+1:n)*x(i+1:n)))/A(i,i);end命令⾏：A=[1 -1 2 1;-1 3 0 -3 ;2 0 9 -6;1 -3 -6 19];b=[1 3 5 7];b=b';x=GaussXQLineMain(A,b)运⾏结果：x =-8.0000000000000050.3333333333333323.6666666666666682.000000000000000（3）三⾓分解⽅法程序：function x = LU(A,b)%三⾓分解N = size(A);n = N(1);L = eye(n,n);U = zeros(n,n);x = zeros(n,1);y = zeros(n,1);U(1,1:n) = A(1,1:n);L(1:n,1) = A(1:n,1)/U(1,1);for k=2:nfor i=k:nU(k,i) = A(k,i)-L(k,1:(k-1))*U(1:(k-1),i);endfor j=(k+1):nL(j,k) = (A(j,k)-L(j,1:(k-1))*U(1:(k-1),k))/U(k,k); endendy(1)=b(1)/L(1,1);for i=2:ny(i)=b(i)-sum(L(i,1:i-1)*y(1:i-1));endx(n)=y(n)/U(n,n);for i=n-1:-1:1x(i)=(y(i)-sum(U(i,i+1:n)*x(i+1:n)))/U(i,i);end命令⾏：A=[1 -1 2 1;-1 3 0 -3 ;2 0 9 -6;1 -3 -6 19];b=[1 3 5 7];b=b';x=LU(A,b)运⾏结果：x =-8.0000000000000000.3333333333333333.6666666666666672.000000000000000程序：function [times,wucha]=zhuiganfa(a,b,c,f)%追赶法：x为所求解，times为所有乘除运算次数（即时间），wucha为误差的2-范数。