Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


О роли ошибок округления в итерационных методах




 

Обратимся, наконец, к вопросам практической реализации итерационных методов решения линейных алгебраических задач.

Многие утверждения о сходимости итерационных процес­сов говорят о том, что решение поставленной задачи при опреде­ленных условиях может быть найдено этим процессом сколь угодно точно, причем погрешность каждого приближения может быть эффективно проконтролирована (см. теоремы 6.2, 6.6, 6.8, 6.12, а также теорему 6.3 и теорему 6.9). Нетрудно понять, что все это справедливо на самом деле лишь до тех пор, пока на погрешность метода (остаточную погрешность) не наложится вычислительная погрешность (по­грешность округлений), неизбежная при любых реальных ком­пьютерных расчетах. Особенно существенное и даже пагубное влияние на результат решения задачи итерационным методом могут оказать ошибки округления в тех случаях, когда утвержде­ния о сходимости метода не содержат эффективных оценок по­грешности (теоремы 6.1, 6.4, 6.5, 6.10, 6.12).

Рассмотрим различие между реальным и идеальным итера­ционными процессами на простейшем объекте – на методе про­стой итерации.

Пусть на -м итерационном шаге вычислений по методу (6.3) ошибки округлений составляют вектор . Тогда в отли­чие от идеального МПИ (6.3), генерирующего последовательность приближений к решению системы (6.1) такому, что

(6.41)

реальный МПИ будет иметь вид

(6.42)

Изучим поведение векторов

– ошибок приближений , получаемых реальным МПИ (6.42).

Вычитая (6.41) из (6.42), имеем

,

т.е.

(6.43)

Первое слагаемое в последнем выражении отвечает за по­грешность идеального МПИ и может быть сделано сколь угодно малым в процессе итерирования при условии (см. лемму 6.1). Чтобы оценить второе слагаемое, предположим, что порог абсолютных погрешностей округлений, допускаемых на каждой итерации, есть , т.е.

Тогда

,

и, если , то второе слагаемое в (6.43), хотя и не стре­мится к нулю, но ограничено по норме величиной

При условии же , теоретически обеспечивающем сходи­мость идеального МПИ (6.3), малость этого второго слагаемого отнюдь не гарантируется, что означает допустимость ситуаций, когда в ходе реальных итераций погрешность округлений будет накапливаться вплоть до переполнения множества чисел, представляемых используемым компьютером.

Более детальный анализ влияния ошибок округления на итерационный процесс с попыткой пролить свет на природу это­го влияния можно найти. Здесь же ограничим­ся напоминанием о том, что необходимо с осторожностью при­менять процессы, когда для них нет эффективных оценок по­грешности, и по возможности, учитывать влияние ошибок округ­ления, если такие оценки есть. Например, применительно к МПИ решения СЛАУ выше фактически доказана

 

Теорема 6.14. Пусть и приближения к решению системы (6.2) получаются посредством равенства (6.42), где – вектор ошибок округлений та­ких, что . Тогда погрешность -го приближения при любом можно оценить неравенством

(6.44)

Действительно, для последовательности , получаемой МПИ (6.3), справедливо равенство

.

Следовательно, считая, что процессы (6.3) и (6.42) начинаются с одного начального приближения , в идентичном (6.43) равенстве

можно заменить на . Таким образом, погрешности -х приближений реального (6.42) и идеально­го (6.3) методов различаются лишь слагаемым, оцененным выше по норме величиной , т.е. и для процесса (6.42) можно вос­пользоваться оценкой, выведенной в теореме 6.2.

Отметим, что как непосредственно видно из оценки (6.44) (при значениях , приближающихся к единице), роль ошибок округлений в образовании общей погрешности тем сильнее, чем медленнее сходимость итерационного процесса.

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-11-12; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 790 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Наука — это организованные знания, мудрость — это организованная жизнь. © Иммануил Кант
==> читать все изречения...

2281 - | 2079 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.007 с.