Numerical Method & Algebla
Simultaneous Equations-2

■Gaussの消去法■
ではGaussの消去法のアルゴリズムは、どの様かを見てみましょう。 早速下の左に示す2X2のマトリックスをもつ連立方程式をGaussの消去法で解いてみよう。

ここで、もし上式のa21=0 だった場合つまり上右図の状態の時です。 2行目の式より、x2=b2/a22ですから、 x1=(b1-a12x2)/a11となる。 連立方程式の解が、得られたことになります。 ここに、x2とx1が成立する条件としてa11とa22がゼロであってはなりません。

問題に戻って。 どうすればa21=0にすることができるかです。 まず、連立方程式を取り扱う上で2つのルールを紹介しておきます。

連立方程式の何れの式にゼロ以外の実数を乗じてもよい。
連立方程式の何れの式を別の式に足し込んでもよい。

上の2つのルールは繰り返し 連立方程式に施しても x1とx2の解は変わらりません。 しかしコンピューターは有限桁で計算しているため上のルールの実行もなるべく少ない方が良い解を生み出します。

問題に戻って。 マトリックス型の式を次の様に書き改めます。

a11x1+a12x2=b1.....Eq.1
a21x1+a22x2=b2.....Eq.2

そして、-(a21*Eq.1)/a11をEq.2へ加えると、Eq.2は、次の様になる。

x1の前の定数はゼロになりますからx2は次の様になります。

x2= (b2-b1a21/a11)/(a22-a21a12/a11)

このx2をEq.1に代入すると x1を直接計算することが出来ます。 この様に、x2をベースにx1を求めることを Back substitution といいます。
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