迭代法的收敛条件

定理 i-4-4(充要条件) 一阶定常迭代法收敛 ⇔ρ(B)<1.

证明

  1. 充分性:ρ(B)<1⇒ 迭代法收敛.

由

{x∗=Bx∗+f,x(k)=Bx(k−1)+f,

得

ε(k)=x(k)−x∗=B(x(k−1)−x∗)=Bε(k−1)=Bk(x(0)−x∗).

又 ρ(B)<1,知

limk→∞x(k)=x∗+limk→∞ε(k)=x∗+limk→∞Bk(x(0)−x∗)=x∗.
  1. 必要性:迭代法收敛 ⇒ρ(B)<1.

若 ∀x(0):limk→∞x(k)=x∗,

则 limk→∞ε(k)=limk→∞Bkε(0)=0,

于是 limk→∞Bk=0,从而 ρ(B)<1. 证毕.