一维问题 m 次 lagrange 形函数有限元方程的条件数与预处理

来源：石河子大学学报·自然科学版杂志2017年第4期北京时间：

作者：张衡

单位：（福建师范大学福清分校电子与信息工程学院，福建 福清 350300

摘要：求解大型稀疏病态线性方程组是科学计算和工程应用中经常遇到的重要问题，通过预处理、降低条件数来改善病态是解决该问题的关键。在用有限元方法求解积分形式的一维两点边值问题时，利用m次lagrange形函数可将该问题的求解化成稀疏病态有限元方程组的求解。本文研究该方程组的特殊结构，分析了该方程的条件数，再将系数矩阵的大范数部分分解成4个结构特殊的简单矩阵乘积，基于这种特殊分解设计出预条件子，并对预条件子的性能进行了定量分析，结果说明该预条件子几乎不增加迭代的计算量，预处理后的条件数接近1。

关键词：病态稀疏线性方程组; lagrange 形函数; 特别结构; 条件数; 预处理

基金资助：福建省自然科学基金项目(2014J01006)