迭代法的收敛条件

定理 i-4-2(充要条件) 设 A 对称,且 ∀i:aii>0,则 J 迭代法收敛的充要条件是 A 和 2D−A 均为正定矩阵.

证明

由于对角元为正,可将迭代矩阵写为

B=D−1(L+U)=D−1(D−A)=I−D−1A=D−12(I−D−12AD−12)D12,

于是 I−D−12AD−12 对称且与 B 相似,故有相同的特征值. 另一方面

I−B=D−12(D−12AD−12)D12,I+B=D−1(2D−A),

于是 J 迭代法 ⇔ρ(B)<1⇔I±B 正定 ⇔A 和 2D−A 正定.

备注 注意后者并不是 J 迭代法的充分条件——还需满足前面的两个条件.