第 2 章覆盖矩阵 · 老师内容 × 教材内容
用途:这是第 2 章的“不漏东西”清单。教材第 2 章的每个小节、定理、例题、习题,以及老师第 3–6 讲的每个主题,都必须在下表找到落点;没有落点的条目不许标“完成”。
教材:颜庆津《数值分析》(第 4 版)第 2 章,p.14–47。老师:庞刚《数值分析 I》第 3–6 讲(2026-09-14 至 09-23)。
当前状态(2026-10-19):2.1–2.4.4 正文已铺;教材 24 题已全部给题面摘要与答案/数值;例 6–11 已补逐次迭代表。章节/定理/例题/习题均标 ✅。
一、教材小节与定理
| 教材位置 | 内容 | 定理 / 例 | 老师对应 | 本章落点 | 状态 |
|---|---|---|---|---|---|
| 2.1.1 | 顺序 Gauss 消去、主元素、计算量 | 定理 2.1;例 1 | 第 3 讲 §四 | 2.1.1 | ✅ |
| 2.1.2 | 列主元素 Gauss 消去 | 定理 2.2 | 第 3 讲 §五 | 2.1.2 | ✅ |
| 2.2.1 | Doolittle / Crout 分解 | 定理 2.3;例 2 | 第 4 讲 §二、§三 | 2.2.1 | ✅ |
| 2.2.2 | 选主元的 Doolittle 分解 | 定理 2.4 | 第 4 讲 §三 | 2.2.2 | ✅ |
| 2.2.3 | 带状矩阵的保带状分解 | 定理 2.5 + 推论 | 课堂未展开 | 2.2.3 | ✅ |
| 2.2.4 | 追赶法(三对角) | 例 3 | 第 4 讲 §四 | 2.2.4 | ✅ |
| 2.2.5 | 拟三对角方程组 | — | 课堂未展开 | 2.2.5 | ✅ |
| 2.3.1 | 矩阵条件数、扰动界 | 定理 2.6;例 4、5 | 第 3 讲 §一(点到) | 2.3.1 | ✅ |
| 2.3.2 | 病态方程组的求解 | — | 课堂未展开 | 2.3.2 | ✅ |
| 2.4.1 | 迭代法一般形式与收敛性 | 定理 2.7–2.9 | 第 4 讲 §五、第 5 讲 §一–§三 | 2.4.1 | ✅ |
| 2.4.2 | Jacobi 迭代 | 定理 2.10–2.12;例 6–8 | 第 5 讲 §四 | 2.4.2 | ✅ |
| 2.4.3 | Gauss–Seidel 迭代 | 定理 2.13–2.16;例 9–10 | 第 5 讲 §五 | 2.4.3 | ✅ |
| 2.4.4 | SOR 迭代 | 定理 2.17–2.21;例 11 | 第 6 讲 §二–§八 | 2.4.4 | ✅ |
二、教材例题
| 例 | 内容 | 教材位置 | 本章落点 | 状态 |
|---|---|---|---|---|
| 例 1 | 顺序 Gauss 消去 / 列主元对比 | 2.1 | 2.1 | ✅ |
| 例 2 | Doolittle 分解解方程组 | 2.2.1 | 2.2.1 | ✅ |
| 例 3 | 追赶法解三对角方程组 | 2.2.4 | 2.2.4 | ✅ |
| 例 4 | 右端扰动导致解的巨大变化 | 2.3.1 | 2.3.1 | ✅ |
| 例 5 | 系数扰动 / 行均衡化 | 2.3.1–2.3.2 | 2.3.2 | ✅ |
| 例 6 | Jacobi 迭代计算 | 2.4.2 | 2.4.2 | ✅ |
| 例 7 | Jacobi 迭代(另一算例) | 2.4.2 | 2.4.2 | ✅ |
| 例 8 | Jacobi 收敛性判断 | 2.4.2 | 2.4.2 | ✅ |
| 例 9 | Gauss–Seidel 计算 | 2.4.3 | 2.4.3 | ✅ |
| 例 10 | Gauss–Seidel 收敛性 | 2.4.3 | 2.4.3 | ✅ |
| 例 11 | SOR(ω=1.25)计算 | 2.4.4 | 2.4.4 | ✅ |
三、教材习题(24 题)
| 题 | 主题 | 落点 | 状态 |
|---|---|---|---|
| 1 | 三位十进制:顺序 Gauss vs 列主元 | 习题 | ✅ |
| 2 | 消元过程的初等矩阵 R | 习题 | ✅ |
| 3 | 行交换的置换矩阵 Q_k | 习题 | ✅ |
| 4 | Doolittle 分解的运算量 | 习题 | ✅ |
| 5 | 不选主元的 Doolittle | 习题 | ✅ |
| 6 | 选主元的 Doolittle | 习题 | ✅ |
| 7 | 带状存储下计算 Ax | 习题 | ✅ |
| 8 | 追赶法解五对角/三对角 | 习题 | ✅ |
| 9 | 八位十进制列主元 + 条件数 | 习题 | ✅ |
| 10 | 正交矩阵条件数 = 1 | 习题 | ✅ |
| 11 | 残差与误差界 | 习题 | ✅ |
| 12 | 条件数 / 残差反例 | 习题 | ✅ |
| 13 | 迭代序列收敛判断 | 习题 | ✅ |
| 14 | 迭代公式必收敛 / 对应方程组 | 习题 | ✅ |
| 15 | Jacobi 解方程组 | 习题 | ✅ |
| 16 | Jacobi 收敛性讨论(4 个矩阵) | 习题 | ✅ |
| 17 | Gauss–Seidel 解第 15 题 | 习题 | ✅ |
| 18 | Gauss–Seidel 收敛性讨论 | 习题 | ✅ |
| 19 | 构造必收敛的迭代 | 习题 | ✅ |
| 20 | 2×2:Jacobi 与 GS 同时收敛/发散 | 习题 | ✅ |
| 21 | 含参数 a 的 Jacobi / GS 收敛范围 | 习题 | ✅ |
| 22 | 直接判定 GS 收敛 | 习题 | ✅ |
| 23 | SOR(ω=0.9) | 习题 | ✅ |
| 24 | SOR(ω=1.25) | 习题 | ✅ |
四、老师讲授内容(第 3–6 讲)
| 讲次 / 时间 | 主题 | 本章落点 | 状态 |
|---|---|---|---|
| 第 3 讲 §一 | 矩阵 1-范数、∞-范数、可逆性判据 | 2.1.0 | ✅ |
| 第 3 讲 §四 | 高斯消去、顺序主子式、计算量 | 2.1.1 | ✅ |
| 第 3 讲 §五 | 列主元 | 2.1.2 | ✅ |
| 第 4 讲 §二 | LU 分解、两个三角方程组 | 2.2.1 | ✅ |
| 第 4 讲 §三 | Doolittle 待定系数法 | 2.2.1 | ✅ |
| 第 4 讲 §四 | 稀疏、三对角、追赶法 | 2.2.4 | ✅ |
| 第 4 讲 §五 | 迭代法引论、分裂 | 2.4.1 | ✅ |
| 第 5 讲 §一 | 分裂迭代回顾 | 2.4.1 | ✅ |
| 第 5 讲 §二 | ρ(G)<1 充要条件(对角化解耦自证) | 2.4.1 | ✅ |
| 第 5 讲 §三 | 范数充分条件、先验/后验误差估计 | 2.4.1 | ✅ |
| 第 5 讲 §四 | Jacobi、行对角占优 | 2.4.2 | ✅ |
| 第 5 讲 §五 | Gauss–Seidel | 2.4.3 | ✅ |
| 第 6 讲 §二–§五 | SOR 构造、显示化、必要条件 | 2.4.4 | ✅ |
| 第 6 讲 §六–§八 | 对角占优引理、主定理、Ostrowski | 2.4.4 | ✅ |
五、完成标准
- 每一行的“状态”改成 ✅,并在“本章落点”链接到实际段落;
- 每个定理有条件、结论、证明要点(完整证明可链接教材/讲座页,但不能只有编号);
- 每个例题有题面、关键步骤、数值结果;
- 每道习题有题面、答案或提示(证明题给证明骨架);
- 老师讲过的每个时间戳主题,都能在正文找到对应段落;
- 构建通过,无断链,无 KaTeX 错误。