matlab中的无系数矩阵高斯-赛德尔(Gauss-Seidel)迭代

刚刚接触matlab算法,想请问一下,关于无法列出系数矩阵的方程组,如何在matlab中实现高斯-赛德尔(Gauss-Seidel)迭代?
(因为方程组中有很多三角函数,所以无法摘出完整的系数矩阵)例如下面这个方程组?
之前尝试过换元法,但是未知数越多解的难度指数倍上涨,感觉不具备可行性。
感谢各位专业人士解答!

    f1=(-sin(1*x1)+sin(1*x2)-sin(1*x3)+sin(1*x4)-sin(1*x5)+sin(1*x6))-pi/700;
    f2=(cos(1*x1)-cos(1*x2)+cos(1*x3)-cos(1*x4)+cos(1*x5)-cos(1*x6))-pi/700;
    f3=(-sin(3*x1)+sin(3*x2)-sin(3*x3)+sin(3*x4)-sin(3*x5)+sin(3*x6))-3*pi/700;
    f4=(cos(3*x1)-cos(3*x2)+cos(3*x3)-cos(3*x4)+cos(3*x5)-cos(3*x6))-3*pi/700;
    f5=(-sin(5*x1)+sin(5*x2)-sin(5*x3)+sin(5*x4)-sin(5*x5)+sin(5*x6))-5*pi/700;
    f6=(cos(5*x1)-cos(5*x2)+cos(5*x3)-cos(5*x4)+cos(5*x5)-cos(5*x6))-5*pi/700;

非线性方程组可以参考这个文章:
https://zhuanlan.zhihu.com/p/629306490

【以下回答由 GPT 生成】

解决方案

高斯-赛德尔(Gauss-Seidel)迭代算法可以用于求解无法列出系数矩阵的方程组。下面是在Matlab中实现该算法的具体步骤:

  1. 定义方程组中的未知数,即x1, x2, x3, x4, x5和x6,并初始化它们的值。可以根据需要给出初始值,例如,可以将它们都初始化为0。
  2. 定义方程组中的函数f1, f2, f3, f4, f5和f6,并给出相应的表达式。
  3. 定义迭代的终止条件,例如,指定迭代次数的上限或者设置一个精度要求。
  4. 开始迭代过程,重复以下步骤直到满足终止条件:
  5. 对每个未知数,根据迭代公式进行更新。迭代公式的推导参考高斯-赛德尔迭代算法的原理。 matlab x1 = (-sin(1*x2)+sin(1*x3)-sin(1*x4)+sin(1*x5)-sin(1*x6))-pi/700; x2 = (cos(1*x1)+cos(1*x3)-cos(1*x4)+cos(1*x5)-cos(1*x6))-pi/700; x3 = (-sin(3*x1)+sin(3*x2)-sin(3*x4)+sin(3*x5)-sin(3*x6))-3*pi/700; x4 = (cos(3*x1)+cos(3*x2)-cos(3*x3)+cos(3*x5)-cos(3*x6))-3*pi/700; x5 = (-sin(5*x1)+sin(5*x2)-sin(5*x3)+sin(5*x4)-sin(5*x6))-5*pi/700; x6 = (cos(5*x1)+cos(5*x2)-cos(5*x3)+cos(5*x4)-cos(5*x5))-5*pi/700;
  6. 计算每个未知数的更新值时,使用前一次迭代得到的各个未知数的值。
  7. 检查是否满足终止条件,如果满足则终止迭代,否则回到步骤4继续迭代。
  8. 输出迭代最终得到的解。

下面是一个示例代码用来实现该算法:

% 定义未知数的初始值
x1 = 0;
x2 = 0;
x3 = 0;
x4 = 0;
x5 = 0;
x6 = 0;

% 定义方程组
f1 = @(x2, x3, x4, x5, x6) (-sin(1*x2)+sin(1*x3)-sin(1*x4)+sin(1*x5)-sin(1*x6))-pi/700;
f2 = @(x1, x3, x4, x5, x6) (cos(1*x1)+cos(1*x3)-cos(1*x4)+cos(1*x5)-cos(1*x6))-pi/700;
f3 = @(x1, x2, x4, x5, x6) (-sin(3*x1)+sin(3*x2)-sin(3*x4)+sin(3*x5)-sin(3*x6))-3*pi/700;
f4 = @(x1, x2, x3, x5, x6) (cos(3*x1)+cos(3*x2)-cos(3*x3)+cos(3*x5)-cos(3*x6))-3*pi/700;
f5 = @(x1, x2, x3, x4, x6) (-sin(5*x1)+sin(5*x2)-sin(5*x3)+sin(5*x4)-sin(5*x6))-5*pi/700;
f6 = @(x1, x2, x3, x4, x5) (cos(5*x1)+cos(5*x2)-cos(5*x3)+cos(5*x4)-cos(5*x5))-5*pi/700;

% 定义迭代终止条件
maxIterations = 1000; % 设置最大迭代次数
tolerance = 1e-6; % 设置容差

% 开始迭代
for iter = 1:maxIterations
    % 保存上一次的未知数的值
    prevX1 = x1;
    prevX2 = x2;
    prevX3 = x3;
    prevX4 = x4;
    prevX5 = x5;
    prevX6 = x6;

    % 更新未知数的值
    x1 = f1(prevX2, prevX3, prevX4, prevX5, prevX6);
    x2 = f2(prevX1, prevX3, prevX4, prevX5, prevX6);
    x3 = f3(prevX1, prevX2, prevX4, prevX5, prevX6);
    x4 = f4(prevX1, prevX2, prevX3, prevX5, prevX6);
    x5 = f5(prevX1, prevX2, prevX3, prevX4, prevX6);
    x6 = f6(prevX1, prevX2, prevX3, prevX4, prevX5);

    % 检查是否满足终止条件
    if abs(x1-prevX1) < tolerance && abs(x2-prevX2) < tolerance && abs(x3-prevX3) < tolerance &&...
            abs(x4-prevX4) < tolerance && abs(x5-prevX5) < tolerance && abs(x6-prevX6) < tolerance
        break;
    end
end

% 输出结果
fprintf('迭代次数: %d\n', iter);
fprintf('x1 = %.6f\n', x1);
fprintf('x2 = %.6f\n', x2);
fprintf('x3 = %.6f\n', x3);
fprintf('x4 = %.6f\n', x4);
fprintf('x5 = %.6f\n', x5);
fprintf('x6 = %.6f\n', x6);

以上代码会进行指定次数的迭代,如果满足迭代终止条件时,则输出最终迭代得到的未知数的值。如果迭代次数达到了最大迭代次数而未满足终止条件,则会输出迭代次数和未知数的值。值得注意的是,迭代算法的收敛性与初值的选择有关,可能需要根据具体问题进行调整。

希望以上解决方案对您有所帮助!如有任何疑问,请随时追问。



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