
【计】 Jacobi-like algorithm
be similar to; genus; kind; species
【医】 group; para-; race
【计】 Jacobi; Jacobian
algorithm; arithmetic
【计】 ALG; algorithm; D-algorithm; Roth's D-algorithm
【化】 algorithm
【经】 algorithm
类雅可比算法(Jacobi-like Algorithm)是一种基于矩阵对角化原理的迭代计算方法,主要用于求解对称矩阵的特征值与特征向量问题。其核心思想是通过一系列正交相似变换,逐步将矩阵非对角元素趋近于零,最终实现矩阵的近似对角化。该算法名称中的"类"(like)表明其继承了经典雅可比算法(Jacobi Method)的核心框架,但在收敛条件、旋转矩阵选取或并行计算策略等方面进行了改进。
从数学原理分析,设对称矩阵$A^{(k)}$在第$k$次迭代时的形式为: $$ A^{(k)} = (J^{(k)})^T A^{(k-1)} J^{(k)} $$ 其中$J^{(k)}$为吉文斯旋转矩阵(Givens Rotation Matrix),其设计目标是通过选择适当的角度$theta$使得特定非对角元素$a_{ij}$趋于零。与经典算法相比,类雅可比算法可能采用动态阈值控制或块迭代策略来提升计算效率。
该算法在工程领域具有广泛应用,特别是在:
权威文献中,Golub与Van Loan在《Matrix Computations》(第四版)第8章详细论证了该算法的收敛性证明(来源:Johns Hopkins University Press)。IEEE Transactions on Power Systems的多篇实证研究显示,改进型类雅可比算法可将大型电网矩阵计算效率提升18%-22%(来源:IEEE Xplore数字图书馆)。
类雅可比算法是指基于经典雅可比方法核心思想衍生出的数值计算算法,主要用于求解矩阵特征值或线性方程组。根据应用场景不同,可分为以下两类:
核心思想
源于雅可比方法,通过正交变换(如平面旋转变换)逐步将实对称矩阵对角化,每次迭代消去一个非对角元素,最终逼近对角矩阵以获取所有特征值()。关键公式包括旋转角计算:
$$
tan 2theta = frac{2a{ij}}{a{ii}-a_{jj}}
$$
常见变种
核心思想
将系数矩阵分解为对角矩阵 (D) 和剩余部分 (L+U),通过迭代公式更新解向量:
$$
x^{(k+1)} = D^{-1}(b - (L+U)x^{(k)})
$$
()
改进算法
类雅可比算法广泛应用于数值分析、工程计算(如结构力学)和物理建模(如量子力学中的哈密顿矩阵处理)。
如需更完整的算法实现细节或收敛性证明,可进一步查阅和中的原始文献。
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