К численным методам алгебры относятся
ü методы нахождения собственных значений и векторов матриц;
ü численные методы решения систем линейных уравнений(СЛАУ);
ü методы обращения матриц;
ü вычисления определителей.
Формально решение этих задач не встречает трудностей: например, если требуется решить СЛАУ
,
где A квадратная матрица порядка m, m -мерный вектор неизвестных, а вектор свободных членов. Для решения задачи можно применить правило Крамера, согласно которого: если определитель системы отличен от нуля, то система имеет единственное решение
,
определитель матрицы , определитель матрицы , которая получается из матрицы заменой го столбика столбцом свободных членов. Далее для вычисления определителей можно воспользоваться теоремой Лапласа: если в определители го порядка произвольно выбраны строк (или столбцов) и , тогда сумма произведений всех миноров -го порядка на их алгебраические дополнения равна определителю . При таком подходе для получения решения СЛАУ потребуется выполнить операций. Однако требуемое для решения число операций нарастает с увеличением порядка системы. Так при значении число операций, которое необходимо выполнить примерно равно , возникает вопрос насколько это большое число операций и каким должно быть быстродействие ЭВМ, для того чтобы задача была решена за реальное время.
Для ответа на этот вопрос рассмотрим гипотетическую ЭВМ[Бахвалов Н.С. Численные методы], которая занимает объем , пусть эта машина с параллельно работающими процессорами, каждый из которых представляет куб c размером ребра , т.к. скорость передачи сигнала не превосходит скорости света, то минимальное время выполнения одной операции , где . За одну секунду общее число операций, которое выполняется такой ЭВМ равно числу элементов умноженному на время выполнения одной операции . Простые расчеты показывают, что если представить гипотетическую ЭВМ размера солнечной системы, полностью забитую параллельно работающими процессорами, и в каждом таком процессоре обмены происходят со скоростью света, то для решения системы из 100 уравнений со ста неизвестными недостаточно 15 миллиардов лет.
В вычислительной алгебре разработаны численные методы которые позволяют решать системы с очень большим числом уравнений.
Методы решения алгебраических задач подразделяются на точные, итерационные и вероятностные.
Метод решения относится к классу точных, если в предположении отсутствия округления он дает точное решение задачи после конечного числа арифметических и логических операций.
Метод решения относится к классу итерационных, если решение находится, как предел последовательных приближений к искомому решению.
Метод решения называется вероятностным, если для получения решения привлекаются теоретико-вероятностные представления.