-----Mensagem original-----
De: Humberto Ferreira Vinhais <hvinhais@zaz.com.br> Para: Olimpíada de Matemática <obm-l@mat.puc-rio.br> Data: Segunda-feira, 23 de Outubro de 2000 20:46 Assunto: Gauss-Seidel - 2 Bem, sei que já enviei esse
problema, mas é de muita importância para mim resolvê-lo e
após tentar muito, abrindo as situações para n=3,
não cheguei a nenhuma conclusâo lógica. Portanto, quanquer
ajudazinha que qualuqer um de vcs possam me enviar, seria útil, por
exemplo: algumas implicações de a matriz ser simétrica e de
ser definida positiva,
= Os fatos mais conhecidos
aqui sao: uma matriz real simetrica tem todos os seus autovalores reais;
autovetores correspondentes a autovalores diferentes sao mutuamente ortogonais;
vale um tipo de "teorema espectral": a matriz pode ser escrita como
soma de parcelas do tipo a^k E_k, onde os a sao os autovalores da matriz, e os E
sao matrizes que representam "projecoes ortogonais", isto eh, sao
idempotentes (E^2=E) e mutuamente ortogonais (E_i*E_k=0, quando i diferente de
k). Estes fatos estao em qualquer compendio de matrizes. mas o que tem isto a
vercom o Gauss-Seidel? Eh que em qualquer desses metodos iterativos para
resolver sistemas de modo aproximado, o "erro" e_k no k-esimo passo se
expressa em funcao do k-1 esimo passo como um produto matricial e_k=B*e_(k-1), o
que implica e_n=B^n e_0, e ahi usa-se a forma espectral citada do B_n, a qual
envolve as potencias dos autovalores. Em geral, uma condicao boa para
convergencia eh algo do tipo: o autovalor de maior modulo tem modulo menor que
1, pois entao se recai na convergencia de uma certa PG de razao entre 0 e 1. A
condicao que voce cita, eu nem sabia que era suficiente (e continuarei duvidando
ateh ver a demonstracao). O Gilbert Strang (Linear Algebra and its Applications)
fala de uma condicao semelhante (sem demonstrar) mas exige tambem a positividade
dos elementos da diagonal principal. Veja tambem livros de Calculo numerico, do
tipo Algebra Linear Computacional (nao tenho aqui d cabeca um).
JP
ou algum detalhe que implique em algum teorema sobre matrizes
ou algebra linear a partir da definiçâo, enfim, qualquer coisa
serve, mesmo que sejá só a indicação de um livro que
tenha algo relacionado, pois sei que existe um Teorema que é exatamente
esse problema (ou seja, tirando o "mostre que" e afirmando ser
verdade). Por favor.
Problema
Considere o sistema linear Ax=b , A pertencente a Mat_n ( IR
), x,b pertence a IRn . Suponha que a matriz A é simétrica (isto
é, aij = aji ,quaisquer i, j ) e definida positiva (isto
é, <Ax,x> >0 para qualquer x de IRn -
{0} ). Mostre que o Método de Gauss-Seidel aplicado a este sistema,
converge para a raiz.
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