線性方程組,用
的方式迭代求解,稱作線性方程組的迭代法。令映射
為
,迭代法解線性方程組本質上是想找映射
的不動點。
首先,可以用Banach不動點定理對映射的不動點的存在性進行分析。
是一個壓縮映像(contraction),當且僅當:
當然在這里還并沒有指定空間中的范數是什么。但因為有限維Banach空間中范數的等價性,只要
對任意一種范數是壓縮映像,那么
就存在不動點!
不動點的存在性轉化為對矩陣
的范數的分析,只要:
上式表示任意一種向量范數。到現在,容易知道,我們只要知道
的某一種與向量范數相容的矩陣范數,有
,就能判斷
存在不動點。
記是矩陣
最大的奇異值,這個
也叫做
的譜半徑(
)
譜半徑的意思就是,在單位球
上的最大值就是
。
假如說,對某種矩陣范數和向量范數成立,那么,根據矩陣范數與向量范數的相容性,知道
,即
,矩陣的譜半徑是所有矩陣范數的下界!
以上所說的矩陣范數指的都是與向量范數相容的。
因此,判斷的不動點是否存在只需要看
的譜半徑(最大奇異值)是否小于1即可。
最后,Banach不動點定理只是一個充分性定理,就算的譜半徑大于1,
仍然可能存在不動點。