高斯消元法

高斯消元法

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高斯消元法是一种常用的求解线性方程组和求矩阵逆的方法。它通过行变换将原始矩阵转化为上三角矩阵(或者是对角矩阵),然后再通过回代得到解。
对于求解线性方程组 AX=B,其中 A 是一个 n×n 的方阵,XBn×1 的向量,可以使用以下步骤进行高斯消元:

  1. 构造增广矩阵 [A|B]
  2. 对于每一列(从左到右),从当前列开始,找到该列下方第一个非零元素(称为主元),并将该行与当前行交换;
  3. 将主元所在行乘以一个系数,使得主元所在列的其他元素都变为零;
  4. 重复步骤 2 和步骤 3,直到所有主元都位于对角线上;

对于上三角矩阵形式的增广矩阵,通过回代计算出解向量。
对于求解矩阵逆 A1,可以使用以下步骤进行高斯消元:

  1. 构造增广矩阵 [A|I],其中 I 是单位矩阵;
  2. 对于每一列(从左到右),从当前列开始,找到该列下方第一个非零元素(称为主元),并将该行与当前行交换;
  3. 将主元所在行乘以一个系数,使得主元所在列的其他元素都变为零;
  4. 重复步骤 2 和步骤 3,直到所有主元都位于对角线上;
  5. 对于上三角矩阵形式的增广矩阵,通过回代计算出逆矩阵。
    以上是使用高斯消元法求解线性方程组和矩阵逆的基本步骤。需要注意的是,在实际应用中,需要考虑到一些特殊情况和优化方法,以提高计算效率和数值稳定性。
死妈情况处理

在高斯消元过程中,如果某一行的值为 -1,但其他两行已经被化为正确的形式,如

A=[100010011]

你可以通过进行元素交换来继续高斯消元:
如果交换行后导致当前列的主元(pivot)值为 0,而不能进行高斯消元,此时可能需要进行行交换,将非零的元素移到主元位置,以确保能够继续高斯消元过程。