问题 通过代码求解联立方程


这似乎是一个非常简单和愚蠢的问题,但我发现的一切都太复杂了,我无法理解。

我有这两个非常基本的联立方程式:

X = 2x + 2z
Y = z - x

鉴于我知道X和Y,我将如何找到x和z?手动完成它很容易,但我不知道如何在代码中完成。


11524
2017-07-23 08:43


起源

您打算使用哪种语言,某些语言比其他语言更适合这类任务。 - Jon Taylor
你是怎么用手工做的?你能尝试尽可能地把它写下来吗? - assylias
你需要解决任意线性方程吗? - default locale
@John Taylor:Python。 - Nicolas
当涉及到联立方程式时,手工和代码是两个非常不同的东西,或至少有效地做到这一点。我诚实地建议使用诸如R或Matlab之类的语言来解决这类问题,因为它们是专门为它设计的。如果没有那么你可以尝试编程替换和消除方式。 - Jon Taylor


答案:


这似乎是一个非常简单和愚蠢的问题

一点也不。这是一个非常好的问题,遗憾的是它是一个复杂的答案。让我们来解决

a * x + b * y = u
c * x + d * y = v

我坚持这里的2x2案例。更复杂的案例将要求您使用库。

首先要注意的是 克莱默公式 不好用。计算行列式时

a * d - b * c

只要你有 a * d ~ b * c那么你有 灾难性的取消。这种情况很典型,而你 必须 防范它。

简单/稳定性之间的最佳折衷是 部分转动。假设 |a| > |c|。那么系统相当于

a * c/a * x + bc/a * y = uc/a
      c * x +    d * y = v 

是的

cx + bc/a * y = uc/a
cx +       dy = v  

现在,减去第一个到第二个的收益率

cx +       bc/a * y = uc/a
     (d - bc/a) * y = v - uc/a

现在可以直接解决: y = (v - uc/a) / (d - bc/a) 和 x = (uc/a - bc/a * y) / c。计算 d - bc/a 比...更稳定 ad - bc,因为我们除以最大数字(它不是很明显,但它保持 - 用非常接近的系数进行计算,你会明白为什么它有效)。

现在,如果 |c| > |a|,你只是交换行并继续类似。

在代码中(请检查Python语法):

def solve(a, b, c, d, u, v):
    if abs(a) > abs(c):
         f = u * c / a
         g = b * c / a
         y = (v - f) / (d - g)
         return ((f - g * y) / c, y)
    else
         f = v * a / c
         g = d * a / c
         x = (u - f) / (b - g)
         return (x, (f - g * x) / a)

您可以使用完全旋转(要求您交换x和y,以便第一个除法始终是最大系数),但这样写起来更麻烦,而且2x2情况几乎不需要。

对于n x n的情况,所有的旋转东西都被封装到了 LU分解,你应该使用一个库。


13
2017-07-23 09:32



感谢您提供的巨大帮助,但我承认,那里的大部分数学都超出了我的理解范围。我确实设法用手解决它:'x =(X - 2Y)/ 4'和'z = Y +(X - 2Y)/ 4' - Nicolas


@Alexandre,你错过了一个条件.. 这是最终的代码

void SolveLinearEquations (float a,float b,float c,float d,float u,float v, float &x, float &y)
{
float f;
float g;
if (abs(a) > abs(c))
{
     f = u * c / a;
     g = b * c / a;
     y = (v - f) / (d - g);
     if(c != 0)
        x = (f - g * y) / c;
     else
        x = (u - b * y)/a;
}
else
{
    f = v * a / c;
     g = d * a / c;
     x = (u - f) / (b - g);
     if (a != 0)
        y = (f - g * x) / a ;
     else
        y = (v - d * x)/c;
}
}

1
2017-11-09 10:44





(1)  ax + by = c    
(2)  dx + dy = f

(3)1*d     adx + bdy  = cd
(4)2*b     abx + bdy  = fb

(3)-(4)   adx - abx  = cd - fb

          x(ad-ab) = cd - fb


          x = (c*d - f*b)/(a*d-a*b) //use this equation for x



ax + by = c
     by = c - ax

     y = (c - a*x)/b    //use this equation for y

0
2018-06-16 13:12



以下对大多数人来说可能更好: - Lewiss


以下函数可能对某些人有用:

function solve(s1,s2){    //only works if coefficients > 0

   str=s1 + " " +s2
   str=str.replace(/[^0123456789.-]/g, ' ') //eliminate letters
   str=str.replace( /\s\s+/g, ' ' )         //no double spaces


   var n=str.split(" ");            //put into an array
   var a=0,b=1,c=2,d=3,e=4,f=5      //see what were doing
   var x = ( n[c]*n[e] -n[b]*n[f])/(n[a]*n[e] - n[b]*n[d])
   var y= (n[c]-n[a]*x)/n[b]

   return({x:x, y:y})
}

使用:

result=solve("12x +  2y =32", "9x -5y=55")
alert (result.x+" ----- "+result.y)

0
2018-06-16 14:08





sove算法:Ax + By = C,Dx + Ey = F.

开始

1)  PRINT "Enter A"
2)  INPUT A
3)  PRINT "Enter B"
4)  INPUT B
5)  PRINT "Enter C"
6)  INPUT C
7)  PRINT "Enter D"
8)  INPUT D
9)  PRINT "Enter E"
10) INPUT E
11) PRINT "Enter F"
21) INPUT F

22) detS <-- AE - BC
22) detX <-- CE - BF
24) detY <-- AF - CD

25) x <-- detX / detS
26) y <-- detY / detS

27) PRINT x, y

结束


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2018-03-21 08:14