Non Linear Equations (2)



Σχετικά έγγραφα
HY213. ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΕ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΤΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

ΜΕΜ251 Αριθμητική Ανάλυση

ΜΕΜ251 Αριθμητική Ανάλυση

Interpolation (1) Τρίτη, 3 Μαρτίου Σελίδα 1

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Ι

Μέθοδοι πολυδιάστατης ελαχιστοποίησης

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

Αριθμητική εύρεση ριζών μη γραμμικών εξισώσεων

A Τελική Εξέταση του μαθήματος «Αριθμητική Ανάλυση» Σχολή Θετικών Επιστημών, Τμήμα Μαθηματικών, Πανεπιστήμιο Αιγαίου

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

HY213. ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΕΛΑΧΙΣΤΑ ΤΕΤΡΑΓΩΝΑ AΝΑΛΥΣΗ ΙΔΙΑΖΟΥΣΩΝ ΤΙΜΩΝ

2.1 Αριθμητική επίλυση εξισώσεων

Επαναληπτικές μέθοδοι

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΕ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΤΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Ι

Μέθοδοι μονοδιάστατης ελαχιστοποίησης

Μέθοδοι μονοδιάστατης ελαχιστοποίησης

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ - ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ, 3 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ, ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ Ιωάννης Αθ.

Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών ΕΜΠ 4 ο Εξάμηνο ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ. Πρώτη Ενότητα Αριθμητική Επίλυση Μη-Γραμμικών Εξισώσεων

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

Βασίλειος Μαχαιράς Πολιτικός Μηχανικός Ph.D.

ΜΕΜ251 Αριθμητική Ανάλυση

Άσκηση εφαρμογής της μεθόδου Newton Raphson

1 Σύντομη επανάληψη βασικών εννοιών

Παράδειγμα #2 ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΚΙΝΗΤΗΣ ΥΠΟΔΙΑΣΤΟΛΗΣ ΚΑΙ ΡΙΖΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ. ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: Σ. Βαρούτης

ΜΕΘΟΔΟΣ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

x είναι f 1 f 0 f κ λ

ΘΕΜΑ 2ο. Άσκηση εφαρµογής της µεθόδου Newton Raphson

Linear Equations Direct Methods

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ

Χρήστος Ι. Σχοινάς Αν. Καθηγητής ΔΠΘ. Συμπληρωματικές σημειώσεις για το μάθημα: «Επιχειρησιακή Έρευνα ΙΙ»

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

Κεφάλαιο 5. Το Συμπτωτικό Πολυώνυμο

f κυρτή στο [1,5] f x x f η Επαναληπτική f [ 2,10], επιπλέον για την f ισχύουν lim 2 x f 8 1,0 και

Πρόλογος Εισαγωγή στη δεύτερη έκδοση Εισαγωγή... 11

Λύσεις των θεμάτων προσομοίωσης -2- Σχολικό Έτος

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ, , 3 ο ΕΞΑΜΗΝΟ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ #1: ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΚΙΝΗΤΗΣ ΥΠΟ ΙΑΣΤΟΛΗΣ ΚΑΙ ΡΙΖΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: Σ.

Λύσεις των θεμάτων προσομοίωσης -2- Σχολικό Έτος

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο: ΔΙΑΦΟΡΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΟΤΗΤΑ 5: ΘΕΩΡΗΜΑ ROLLE [Θεώρημα Rolle του κεφ.2.5 Μέρος Β του σχολικού βιβλίου]. ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ

Αριθμητική Ανάλυση & Εφαρμογές

Ολοκληρώματα. Κώστας Γλυκός ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΣ. εκδόσεις. Καλό πήξιμο / 1 0 /

12. ΑΝΙΣΩΣΕΙΣ Α ΒΑΘΜΟΥ. είναι δύο παραστάσεις μιας μεταβλητής x πού παίρνει τιμές στο

ΜΟΝΟΤΟΝΙΑ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ

Πιο συγκεκριμένα, η χρήση του MATLAB προσφέρει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα.

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ, 5 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ, ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΑΡΑΔΟΣΕΩΝ. Κεφ. 1: Εισαγωγή (διάρκεια: 0.5 εβδομάδες)

1 Επανάληψη εννοιών από τον Απειροστικό Λογισμό

Μαθηματικά. Ενότητα 2: Διαφορικός Λογισμός. Σαριαννίδης Νικόλαος Τμήμα Διοίκησης Επιχειρήσεων (Κοζάνη)

Επίλυση μη γραμμικών συστημάτων με τη μέθοδο Newton-Raphson και εφαρμογές στη Βελτιστοποίηση

Κεφ. 6Β: Συνήθεις διαφορικές εξισώσεις (ΣΔΕ) - προβλήματα αρχικών τιμών

ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ. Κωνσταντίνος Ξ. Τσιόκας. Αν. Καθηγήτρια Α.Π.Θ.

). Πράγματι, στο διάστημα [ x, x 1 2 ικανοποιεί τις προϋποθέσεις του Θ.Μ.Τ. Επομένως, υπάρχει ξ x 1,

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ - ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ, 3 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ, ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ Ιωάννης Αθ.

Κεφ. 7: Συνήθεις διαφορικές εξισώσεις (ΣΔΕ) - προβλήματα αρχικών τιμών

Διαφορικές Εξισώσεις.

Διάλεξη 5: Συνέχεια συναρτήσεων και όρια στο άπειρο

Αριθμητική Λύση Μη Γραμμικών Εξισώσεων Η ΜΕΘΟ ΟΣ ΤΗΣ ΙΧΟΤΟΜΙΣΗΣ 01/25/05 ΜΜΕ 203 ΙΑΛ 2 1

Αριθµητική Ολοκλήρωση

f(x) f(c) x 1 c x 2 c

Υπολογιστικά & Διακριτά Μαθηματικά

Σημειώσεις Μαθηματικών 2

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

2. Η μέθοδος του Euler

Κεφ. 2: Επίλυση συστημάτων εξισώσεων. 2.1 Επίλυση εξισώσεων

Γ1. Να μελετήσετε την f ως προς τη μονοτονία και να αποδείξετε ότι το σύνολο τιμών της είναι το διάστημα (0, + ).

Πεπερασμένες Διαφορές.

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΠΛΗΡΕΙΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

1 Αριθμητική κινητής υποδιαστολής και σφάλματα στρογγύλευσης

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥ ΩΝ «ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ» ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Ι (ΘΕ ΠΛΗ 12) ΕΡΓΑΣΙΑ 4

Κεφάλαιο 11. Πολυώνυμα Taylor Ορισμός

Π Ρ Ο Τ Ε Ι Ν Ο Μ Ε Ν Α Θ Ε Μ Α Τ Α Σ Τ Α Μ Α Θ Η Μ Α Τ Ι Κ Α Κ Α Τ Ε Υ Θ Υ Ν Σ Η Σ

Τετραγωνικά μοντέλα. Τετραγωνικό μοντέλο συνάρτησης. Παράδειγμα τετραγωνικού μοντέλου #1. Παράδειγμα τετραγωνικού μοντέλου #1

Π Ε Ρ Ι Ε Χ Ο Μ Ε Ν Α. Πρόλογος...15 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. Σφάλματα

Το μοντέλο Perceptron

Κεφάλαιο 4: Διαφορικός Λογισμός

ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑΣ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ, 3 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ, ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ Ιωάννης Αθ. Σταυράκης

2x 1 + x 2 x 3 + x 4 = 1. 3x 1 x 2 x 3 +2x 4 = 3 x 1 +2x 2 +6x 3 x 4 = 4

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

f(x) = και στην συνέχεια

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 2010 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 2010

lim (f(x + 1) f(x)) = 0.

Κεφάλαιο 3 ΠΑΡΑΓΩΓΟΣ. 3.1 Η έννοια της παραγώγου. y = f(x) f(x 0 ), = f(x 0 + x) f(x 0 )

Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ Η/Υ. Δομή Επανάληψης. Ιωάννης Λυχναρόπουλος Μαθηματικός, MSc, PhD

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

Ασύμπτωτες. Διαφορικός Λογισμός μιας μεταβλητής Ι

ΣΤΑΘΕΡΗ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ. Το Θεώρημα και το Πόρισμα ισχύουν σε διαστήματα και όχι σε ένωση διαστημάτων.

Εισαγωγή στην Αριθμητική Ανάλυση

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον (Εργαστήριο 6)

Αναγνώριση Προτύπων Ι


x k+1 = x k + α k (x k ) ώστε f(x k+1 ) < f(x k ),

qwφιertyuiopasdfghjklzxερυυξnmηq σwωψerβνtyuςiopasdρfghjklzxcvbn mqwertyuiopasdfghjklzxcvbnφγιmλι qπςπζαwωeτrtνyuτioρνμpκaλsdfghςj

0x2 = 2. = = δηλαδή η f δεν. = 2. Άρα η συνάρτηση f δεν είναι συνεχής στο [0,3]. Συνεπώς δεν. x 2. lim f (x) = lim (2x 1) = 3 και x 2 x 2

Διαγώνισμα (Μονάδες 2) β. Μια συνάρτηση f μπορεί να μην είναι συνεχής στα άκρα ακαι β αλλά να είναι συνεχής στο [ α, β ].

4 ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΑΤΑ 4.2 ΒΑΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ

Συνήθεις διαφορικές εξισώσεις προβλήματα οριακών τιμών

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ - ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ, 3 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ, ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ Ιωάννης Αθ.

Transcript:

Non Linear Equations () Τρίτη, 17 Φεβρουαρίου 015 5:14 μμ 15.0.19 Page 1

15.0.19 Page

15.0.19 Page 3

15.0.19 Page 4

15.0.19 Page 5

15.0.19 Page 6

15.0.19 Page 7

15.0.19 Page 8

15.0.19 Page 9

15.0.19 Page 10

15.0.19 Page 11

HY13. ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΕΠΙΛΥΣΗ ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΩΝ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ Π. ΤΣΟΜΠΑΝΟΠΟΥΛΟΥ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧ. & ΜΗΧ. ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

Βασικά σημεία Μη γραμμικές εξισώσεις με πραγματικές ρίζες. Μέθοδος διχοτόμησης. Επαναληπτικές μέθοδοι. Newton. Τέμνουσας (secant). Ρίζες πολυωνύμων. Ρίζες μιγαδικών εξισώσεων. Συστήματα μη γραμμικών εξισώσεων. ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Επίλυση μη γραμμικών εξισώσεων Με δεδομένη μια συνάρτηση f, ψάχνουμε το * για το οποίο f(*) = 0. To * ονομάζεται ρίζα της εξίσωσης ή το μηδέν της συνάρτησης f. Δυο βασικές κατηγορίες τέτοιων προβλημάτων: Μια μη γραμμική εξίσωση με έναν άγνωστο, f: R R η λύση είναι αριθμός τ.ω. f() = 0. Σύστημα από n μη γραμμικές εξισώσεις με n αγνώστους, f: R n R n η λύση είναι διάνυσμα τ.ω. κάθε συνιστώσα της f είναι 0. 3 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Παραδείγματα: Μη γραμμική εξίσωση (1-D): 4sin( ) 0 1.93375 μια από τις ρίζες Σύστημα μη γραμμικών εξισώσεων (-D): 1 0.5 0 1 0.5 0 0.5 0.5 4 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Παραδείγματα: Οι μη γραμμικές εξισώσεις μπορούν να έχουν οποιοδήποτε πλήθος λύσεων: ep() + 1 = 0, δεν έχει ρίζα. sin() + 1 = 0, δεν έχει ρίζα. ep(-) = 0, έχει μια ρίζα. 4 sin() = 0, έχει ρίζες. 3 + 6 + 11 6 = 0, έχει 3 ρίζες. sin() = 0, έχει άπειρες ρίζες. 5 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Παραδείγματα: 1 1 γ 0 γ 0 γ = 0.5 γ = 0.5 γ = -0.5 γ = -1.0 6 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Παραδείγματα: Οι μη γραμμικές εξισώσεις μπορεί να έχουν πολλαπλές ρίζες, δηλαδή και η συνάρτηση και οι παράγωγοι της μηδενίζονται στο ίδιο σημείο, π.χ.: f()=0 και f ()=0. - + 1 = 0 3 3 +3-1=0 7 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Ύπαρξη και μοναδικότητα της λύσης. Αναλυτικοί τύποι για ρίζες πολυωνύμων μέχρι και 4ου βαθμού. Galois(1830): δεν μπορούν να βρεθούν αναλυτικοί τύποι για τις ρίζες πολυωνύμων βαθμού > 4. Θεώρημα Bolzano (Ειδική Περίπτωση του Θεωρήματος Ενδιάμεσης Τιμής - Μόνο σε 1-D): Αν f συνεχής στο [α, b] και sign(f(α)) sign(f(b)) τότε υπάρχει * στο [α, b] τ.ω. f(*)=0. Δεν υπάρχει κάτι ανάλογο για περισσότερες διαστάσεις. Επαναληπτικές διαδικασίες για προσέγγιση ριζών. 8 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Επαναληπτικές μέθοδοι και τάξη σύγκλισης. Στις επαναληπτικές μεθόδους υπολογίζουμε μια ακολουθία { k } k για να προσεγγίσουμε την πραγματική λύση * του προβλήματος. Το σφάλμα της προσέγγισης είναι e k = k *. Η ακολουθία συγκλίνει με τάξη r ανν: lim k όπου C σταθερά. Π.χ.: r=1 γραμμική σύγκλιση, r= τετραγωνική σύγκλιση, r>1 υπεργραμμική σύγκλιση e e k1 r k C 9 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Μέθοδος διχοτόμησης Η f:[a,b]r πραγματική συνάρτηση μιας πραγματικής μεταβλητής. Αλγόριθμος: 1. c := a, d := b, f(c), f(d). e = (c+d)/, f(e) 3. if f(e) < tol *= e, stop 4. if f(c)*f(e)>0 c:=e 5. if f(d)*f(e)>0 d:=e 6. if c-d < tol *= (c+d)/, stop 7. goto to step. 10 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Μέθοδος διχοτόμησης 11 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Παράδειγμα: f ( ) 4sin( ) 0 1 α f(α) b f(b) 1.000000 -.365884 3.000000 8.43550 1.000000 -.365884.000000 0.36810 1.500000-1.739980.000000 0.36810 1.750000-0.873444.000000 0.36810 1.875000-0.300718.000000 0.36810 1.875000-0.300718 1.937500 0.019849 1.90650-0.14355 1.937500 0.019849 1.91875-0.06405 1.937500 0.019849 1.99688-0.01454 1.937500 0.019849 1.933594-0.000846 1.937500 0.019849 1.933594-0.000846 1.935547 0.009491 1.933594-0.000846 1.934570 0.00430 1.933594-0.000846 1.93408 0.001736 1.933594-0.000846 1.933838 0.000445 1.933716-0.00001 1.933838 0.000445 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Παράδειγμα: f ( ) 4sin( ) 0 13 α f(α) b f(b) 1.000000 -.365884 3.000000 8.43550 1.000000 -.365884.000000 0.36810 1.500000-1.739980.000000 0.36810 1.750000-0.873444.000000 0.36810 1.875000-0.300718.000000 0.36810 1.875000-0.300718 1.937500 0.019849 1.90650-0.14355 1.937500 0.019849 1.91875-0.06405 1.937500 0.019849 1.99688-0.01454 1.937500 0.019849 1.933594-0.000846 1.937500 0.019849 1.933594-0.000846 1.935547 0.009491 1.933594-0.000846 1.934570 0.00430 1.933594-0.000846 1.93408 0.001736 1.933594-0.000846 1.933838 0.000445 1.933716-0.00001 1.933838 0.000445 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Μέθοδος διχοτόμησης Πλεονεκτήματα: επιτυχής χρήση της f σε κάθε βήμα κερδίζουμε ένα δυαδικό ψηφίο σε ακρίβεια t επαναλήψεις αν -t το μηδέν της μηχανής (ή το ε του αλγόριθμου) Μειονεκτήματα: αργή σύγκλιση 14 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Σταθερό σημείο συναρτήσεων Ορισμός: Ένα σημείο * στο πεδίο ορισμού μιας συνάρτησης φ λέγεται σταθερό σημείο ανν φ(*)=*. Πρόταση: φ:[a,b][a,b] συνεχής υπάρχει ένα τουλάχιστο σταθερό σημείο για την φ. Ορισμός: φ:ιr ικανοποιεί συνθήκη Lipschitz, ανν υπάρχει L τ.ω. () (y) L y. Αν L<1 φ συστολή. 15 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Επαναληπτικές μέθοδοι Θεώρημα: Αν φ:[a,b][a,b] συνεχής, συστολή τότε η φ έχει ένα και μοναδικό σταθερό σημείο *. Για την ακολουθία n+1 =φ( n ) ισχύουν: 1 0 1 0 0 0 1 1 ), ma( n n n n n n n n L L L L b a L L ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας 16

Παράδειγμα Η συνάρτηση έχει ρίζα το σταθερό σημείο κάθε μιας από τις παρακάτω συναρτήσεις:, ) ( f 1 ) ( / 1 ) ( ) ( ) ( g g g g ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας 17

Επαναληπτικές μέθοδοι (μονότονη σύγκλιση) f ( ) g( ) 0. 5 5 0 1, 0. 0 18 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Επαναληπτικές μέθοδοι (ελικοειδής σύγκλιση) f ( ) g( ) 0. 5 0, 0. 5 0 19 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Επαναληπτικές μέθοδοι (μονότονη απόκλιση) f ( ) 18 g( ) 1.8 0.01 10 0 0.01, 0. 5 0 0 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Επαναληπτικές μέθοδοι (ελικοειδής απόκλιση) f ( ) 1 g( ) 1. 3 0.3 10 8 0 3 0.3 0.8, 0. 5 0 1 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

HY13. ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΕΠΙΛΥΣΗ ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΩΝ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ Π. ΤΣΟΜΠΑΝΟΠΟΥΛΟΥ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧ. & ΜΗΧ. ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

Μέθοδος Newton Αρχικό πρόβλημα: f(*)=0 Χρησιμοποιώντας τις σειρές Taylor f ( h) f ( ) f '( ) h δεύτερο μέλος είναι η γραμμική συνάρτηση που προσεγγίζει την f, και μηδενίζεται στο h=-f()/f () n f ( n) 1 : n, f '( n) f '( ) n 0 Έχουμε το ισοδύναμο πρόβλημα επίλυσης: φ(*) =*, με φ τ.ω. (): f() f'(). ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Μέθοδος Newton Η f:[a,b]r πραγματική συνάρτηση μιας πραγματικής μεταβλητής. Αλγόριθμος: 1. Όρισε 0, n=0. Υπολόγισε f( n ), f ( n ) f ( 3. Υπολόγισε n) h : f '( n) 4. n+1 = n + h 5. n = n+1 6. αν h>ε βήμα 3 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Μέθοδος Newton Προσεγγίζει τη συνάρτηση χρησιμοποιώντας την παράγωγο της κοντά στη ρίζα. k k+1 4 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Μέθοδος Newton - παράδειγμα f ( ) f '( ) k1 k 4sin( ) 4cos( ) k k 0 4sin( k ) 4cos( ) k, 0 3 f() f () h 3.000000 8.43550 9.959970-0.84694.153058 1.9477 6.505771-0.199019 1.954039 0.108438 5.403795-0.00067 1.93397 0.00115 5.88919-0.00018 1.933754 0.000000 5.87670 0.000000 5 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Μέθοδος Newton - παράδειγμα f ( ) f '( ) k1 k 4sin( 4cos( ) k k ) 0 4sin( k ) 4cos( ) k, 0 3 f() f () h 3.000000 8.43550 9.959970-0.84694.153058 1.9477 6.505771-0.199019 1.954039 0.108438 5.403795-0.00067 1.93397 0.00115 5.88919-0.00018 1.933754 0.000000 5.87670 0.000000 6 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Μέθοδος Newton Τάξη σύγκλισης 1, αλλά τοπικά τάξη σύγκλισης. Χρειάζεται πολύ καλή αρχική τιμή 0. Η * πρέπει να είναι απλή ρίζα. Η f να είναι δυο φορές παραγωγίσιμη. 7 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Μέθοδος Τέμνουσας Αρχικό πρόβλημα: f(*)=0 Με τη μέθοδο Newton χρειάζεται να υπολογίζουμε και τη f σε κάθε νέο σημείο. Η μέθοδος της τέμνουσας προσεγγίζει την παράγωγο με πεπερασμένες διαφορές. Ισοδύναμο πρόβλημα επίλυσης: φ(*) =*, με φ τ.ω. : ( n n 1 n f ( ) ( ) n f n 1 n f ) n1 8 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Μέθοδος Τέμνουσας Η f:[a,b]r πραγματική συνάρτηση μιας πραγματικής μεταβλητής. Αλγόριθμος: 1. Όρισε 0, 1, n=1. Υπολόγισε f( n ), f( n-1 ) 3. Υπολόγισε 4. n+1 = n + h 5. n = n+1 h : 6. αν h>ε βήμα f f ( n) ( ) ( n f n n1 ) n1 9 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Μέθοδος Tέμνουσας Προσεγγίζει τη συνάρτηση χρησιμοποιώντας την παράγωγο της κοντά στη ρίζα. k k-1 k+1 30 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Μέθοδος Τέμνουσας - παράδειγμα f ( ) k1 k 4sin( ) k 0 k 4sin( k ) k k 1 4sin( ) sin( k1 k k1 ), 0 1 και 1 3 f() h 1.000000 -.365884 3.000000 8.43550-1.561930 1.438070-1.896774 0.86735 1.74805-0.977706 0.30509.09833 0.534305-0.107789 1.9044-0.06153 0.011130 1.933174-0.003064-0.000583 1.933757 0.000019-0.000004 1.933754 0.000000 0.000000 31 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Μέθοδος Τέμνουσας - παράδειγμα f ( ) k1 k 4sin( ) k 0 k 4sin( k ) k k 1 4sin( ) sin( k1 k k1 ), 0 1 και 1 3 f() h 1.000000 -.365884 3.000000 8.43550-1.561930 1.438070-1.896774 0.86735 1.74805-0.977706 0.30509.09833 0.534305-0.107789 1.9044-0.06153 0.011130 1.933174-0.003064-0.000583 1.933757 0.000019-0.000004 1.933754 0.000000 0.000000 3 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Μέθοδος Τέμνουσας Τάξη σύγκλισης (1+sqrt(5))/~1.6. Χρειάζεται πολύ καλές αρχικές τιμές ( 0, 1 ). Η * να είναι απλή ρίζα. Η f να είναι δυο φορές παραγωγίσιμη. Δεν χρειάζεται να γνωρίζουμε την f. 33 ΗΥ13, ΤΗΜΜΥ, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας