残差一样小,答案会一样准吗

A = diag(1, ε),b = (1, 0),精确解 x = (1, 0)。

°

真解 x
(1, 0)
计算解 x̂ = x − A⁻¹r
残差 r = b − Ax̂
解误差 e = x − x̂ = A⁻¹r
相对残差 ‖r‖₂ / ‖b‖₂
实际相对解误差 ‖e‖₂ / ‖x‖₂
条件数 κ₂(A) = 1/ε
条件数上界 κ₂(A) · η
本次放大率 ‖e‖₂ / ‖r‖₂

实测大小与保证的上界

实际相对误差
条件数上界

选择残差方向

当前残差方向

经过逆矩阵以后

实际误差方向最大长度参考圆

r = η(cos θ, sin θ),e = (η cos θ, η sin θ / ε)。

真解和右端的 2-范数都等于 1,所以本例的绝对大小与相对大小数值相同。上界给出可能的最大误差;当前方向未必达到它。

换方向前,判断最不利的位置

看 A⁻¹ 怎样改变两个分量,再转动方向验证。

这里人为选定残差,再构造对应的计算解,用来检查残差界。它没有模拟某个求解算法,也不能靠一个算例证明算法稳定。