Numerik linearer Gleichungssysteme: direkte und iterative Verfahren
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Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
Springer
2005
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Grundlagen................................................ 1
1.1 Lineare Gleichungssysteme................................ 1
1.2 Einige Klassen von Matrizen............................., 7
1.3 Normalformen von Matrizen.............................. 10
1.4 Vektor- und Matrixnormen............................... 17
1.5 Kondition und Fehlerabschätzung ......................... 21
1.6 Das Kronecker-Produkt.................................. 25
1.7 Die Poisson-Gleichung................................... 27
1.8 Die HelmhoJtz-Gleichung................................. 35
1.9 Die Konvektions-Diffusions-Gleicbimg ..................... 38
Aufgaben................................................... 42
Direkte Verfahren......................................... 17
2.1 Lineare Gleichungssysteme einfacher Struktur............... 47
2.2 LR-Zerlegung ohne Pivotisierung.......................... 51
2.3 LR-Zerlegung mit Pivotisierung........................... 61
2.4 LR-Zerlegung für Bandmatrizen........................... 69
2.5 Cholesky-Zerlegung für positiv
definite
Systeme............. 77
2.6 Parlett-Reid-Aasen für symmetrische Systeme.............. 82
Aufgaben................................................... 90
Orthogonalisierungsverfahren.............................. 95
3.1 Lineare Ausgleichsprobleme............................... 95
3.2 QR-Zerlegungen........................................100
3.3 Gram-Schmidt- Orthogonalisierung........................104
3.4 Householder-Spiegelungen................................109
3.5
Givens-Rotationen
......................................115
3.6 Schnelle
Givens-Rotationen
...............................121
Aufgaben...................................................129
4 Splitting-Methoden .......................................133
4.1 Allgemeine Splitting-Verfahren............................133
4.2 Gesamtschrittverfahren...................................139
4.3 Einzelschrittverfahren....................................145
4.4
SOR-
Verfahren.........................................150
4.5 Symmetrisches
SOR-
Verfahren............................163
4.6 Tschebyscheff-Polynome .................................168
4.7 PolynomiaJe Konvergenzbeschleunigung....................172
4.8 Vergleich der Verfahren ..................................178
Aufgaben................................................... 182
5 CG-Verfahren.............................................187
5.1 Herleitung des CG-Verfahrens ............................187
5.2 Charakterisierungen des CG-Verfahrens....................195
5.3 Konvergenzanalyse des CG-Verfahrens.....................199
5.4 Das präkonditionierte CG-Verfahren.......................203
5.5 Splitting-basierte Präkonditionierer........................206
5.6 Unvollständige Cholesky- Zerlegung........................208
5.7 CGNE und CGNR für reguläre Systeme....................211
Aufgaben.................................................. . 217
6 GMRES und verwandte Verfahren.........................221
6.1 Krylov-Räume..........................................222
6.2 GMRES für reguläre Systeme.............................226
6.3
GMRES(rn)
für reguläre Systeme..........................235
6.4 MINRES für symmetrische Systeme........................239
6.5 Präkonditionierte Verfahren...............................250
6.6 Unvollständige LR-Zerlegung.............................255
Aufgaben...................................................257
7 Weitere Krylov-Raum-Methoden .........................261
7.1 QMR-Verfahren.........................................261
7.2 BiCG-Verfahren.........................................269
7.3
CGS-
Verfahren.........................................278
7.4
Bi C
GSTAB- Verfahren...................................282
7.5 TFQMR- Verfahren......................................288
Aufgaben...................................................301
8 Mehrgitterverfahren.......................................305
8.1 Nochmals die Poisson-Gleichung ..........................305
8.2 Das Richardson-Verfahren................................309
8.3 Gitter-Hierarchie........................................314
8.4 Das Zweigitterverfahren..................................320
8.5 Mehrgitterverfahren .....................................326
8.6 Vollständiges Mehrgitterverfahren.........................329
Inhaltsverzeichnis xiii
Aufgaben...................................................335
Literatur......................................................339
Index..........................................................343
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