迭代法的收敛条件

定理 i-2-4(充分条件) 0<ω1A 严格对角占优或不可约弱对角占优,则求解 Ax=b 的 SOR 迭代法收敛.

证明

此时 GS 迭代法收敛,其相关量均用波浪线区分(如迭代矩阵为 B~),则存在算子范数使得 B~=q~<1. 将迭代方程拆分为:

{x~(k+1)=B~x(k)+f~,x(k+1)=(1ω)x(k)+ωx~(k+1).

注意第一式右侧是 x(k) 而不是 x~(k). 于是

{x~(k+1)=B~x(k)+f~,x=B~x+f~.x~(k+1)xB~x(k)x=q~ε(k).

该式本身不构成地推关系,但是由此有

ε(k+1)=(1ω)x(k)+ωx~(k+1)x=(1ω)ε(k)+ω(x~(k+1)x)|1ω|ε(k)+|ω|q~x(k)x=(|1ω|+|ω|q~)ε(k)(|1ω|+|ω|q~)k+1ε(0),

其中 |1ω|+|ω|q~<1,故 SOR 迭代法收敛.

备注