Εργαστήρια Αριθμητικής Ανάλυσης Ι. 9 ο Εργαστήριο. Απαλοιφή Gauss με μερική οδήγηση - Παρεμβολη

Σχετικά έγγραφα
Εργαστήρια Αριθμητικής Ανάλυσης Ι. 7 ο Εργαστήριο. Διανύσματα-Πίνακες 2 ο Μέρος

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον (Εργαστήριο 7)

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά 3η εργαστηριακή άσκηση

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον (Εργαστήριο 7)

Παραδείγματα (1 ο σετ) Διανυσματικοί Χώροι

Παραδείγματα Διανυσματικοί Χώροι Ι. Λυχναρόπουλος

Β ΜΕΡΟΣ: ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΟΥ MATLAB ΣΤΗΝ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Β. 2x 1. είναι Τότε έχουμε: » τον χρησιμοποιούμε κυρίως σε θεωρητικές ασκήσεις.

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ, , 3 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ #4: ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: Σ. Μισδανίτης. με το πολυώνυμο παρεμβολής Lagrange 2 ης τάξης

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ Τελική Εξέταση Ι. Λυχναρόπουλος

1. Κατασκευάστε ένα διάνυσμα με στοιχεία τους ζυγούς αριθμούς μεταξύ του 31 και 75

Παναγιώτης Ψαρράκος Αν. Καθηγητής

Παραδείγματα (2) Διανυσματικοί Χώροι

ΒΑΣΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΘΕΩΡΙΑΣ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ SIMPLEX

Παραδείγματα Διανυσματικοί Χώροι

D = / Επιλέξτε, π.χ, το ακόλουθο απλό παράδειγμα: =[IA 1 ].

ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑΔΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2019 B ΦΑΣΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ / ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

Μαρία Λουκά. Εργαστήριο Matlab Πολυώνυμα - Παρεμβολή. Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών.

Εργαστήρια Αριθμητικής Ανάλυσης Ι. 4 ο Εργαστήριο. Διανύσματα-Πίνακες 1 ο Μέρος

Εισαγωγή στην Αριθμητική Ανάλυση

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Ι

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Β. Να βρείτε τις ασύμπτωτες της γραφικής παράστασης της συνάρτησης f με τύπο

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο: ΔΙΑΦΟΡΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΟΤΗΤΑ 3: ΟΡΙΑ - ΣΥΝΕΧΕΙΑ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ, , 5 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δ. Βαλουγεώργης Απαντήσεις: ΠΡΟΟΔΟΣ 1, Επιμέλεια λύσεων: Γιώργος Τάτσιος

Αριθμητική Επίλυση Συνήθων Διαφορίκών Εξισώσεων 3ο Εργαστήριο 27/03/2015 1

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΚΑΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟ ΟΣ:

Συνέλιξη Κρουστική απόκριση

Αριθµητική Ανάλυση. Ενότητα 5 Προσέγγιση Συναρτήσεων. Ν. Μ. Μισυρλής. Τµήµα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών,

Νέο υλικό. Matlab2.pdf - Παρουσίαση μαθήματος 2. Matlab-reference.pdf Σημειώσεις matlab στα ελληνικά (13 σελίδες).

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον (Εργαστήριο 5)

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον (Εργαστήριο 6)

2.0 ΔΙΑΝΥΣΜΑΤΙΚΟΙ ΧΩΡΟΙ ΚΑΙ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Παραδείγματα Απαλοιφή Gauss Απαλοιφή Gauss-Jordan Παραγοντοποίηση LU, LDU

f x και τέσσερα ζευγάρια σημείων

Ένα πρόβλημα στη μετεωρολογία

Αριθμητική Ανάλυση 4.5 Ιδιοτιμές και ιδιοδιανύσματα πινάκων. Γ. Παπαευαγγέλου, ΕΔΙΠ, ΤΑΤΜ/ΑΠΘ

Βασικά στοιχεία στο Matlab

Περί εξισώσεων με ένα άγνωστο

Γ. Ν. Π Α Π Α Δ Α Κ Η Σ Μ Α Θ Η Μ Α Τ Ι Κ Ο Σ ( M S C ) ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ. ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ: Σπουδές στις Φυσικές Επιστήμες

QR είναι ˆx τότε x ˆx. 10 ρ. Ποιά είναι η τιµή του ρ και γιατί (σύντοµη εξήγηση). P = [X. 0, X,..., X. (n 1), X. n] a(n + 1 : 1 : 1)

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ Εξέταση Σεπτεμβρίου Ι. Λυχναρόπουλος

Υπολογισμός αθροισμάτων

Παραδείγματα Διανυσματικοί Χώροι (3)

Απειροστικός Λογισμός 3 Όρια πραγματικής. συνάρτησης πολλών μεταβλητών

ΕΥΦΥΗΣ ΕΛΕΓΧΟΣ. Ενότητα #3: Αρχή της Επέκτασης - Ασαφείς Σχέσεις. Αναστάσιος Ντούνης Τμήμα Μηχανικών Αυτοματισμού Τ.Ε.

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ Τελική Εξέταση 8/6/2017 Διδάσκων: Ι. Λυχναρόπουλος

- ΟΡΙΟ - ΣΥΝΕΧΕΙΑ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ ΕΝΟΤΗΤΑ 6: ΜΗ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΟ ΟΡΙΟ ΣΤΟ

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ 9ο Σετ Ασκήσεων (Λύσεις) Διανυσματικοί Χώροι

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ-ΨΗΦΙΑΚΗ ΣΥΝΘΕΣΗ ΕΙΚΟΝΩΝ Διδάσκων: Ν. ΝΙΚΟΛΑΙΔΗΣ

Πεπερασμένες Διαφορές.

Σκοπός. Εργαστήριο 6 Εντολές Επανάληψης Τα Εργαστηριακά Προγράμματα. Η δομή Επιλογής στη PASCAL. H δομή Επανάληψης στη PASCAL. Η εντολή επανάληψης for

11 ΣΥΝΗΘΕΙΣ ΔΙΑΦΟΡΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ

να είναι παραγωγίσιμη Να ισχύει ότι f Αν μια από τις τρεις παραπάνω συνθήκες δεν ισχύουν τότε δεν ισχύει και το θεώρημα Rolle.

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Ι

Προσομoίωση Απόκρισης Συστήματος στο MATLAB

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον (Εργαστήριο 8)

2η Οµάδα Ασκήσεων. ΑΣΚΗΣΗ 3 (Θεωρία-Αλγόριθµοι-Εφαρµογές)

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

Αριθµητική Ανάλυση. 14 εκεµβρίου Αριθµητική ΑνάλυσηΚεφάλαιο 6. Παρεµβολή 14 εκεµβρίου / 28

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΓΙΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΜΕ ΧΡΗΣΗ MATLAB ΔΕΥΤΕΡΗ ΕΚΔΟΣΗ [ΒΕΛΤΙΩΜΕΝΗ ΚΑΙ ΕΠΑΥΞΗΜΕΝΗ]

Βασίλειος Μαχαιράς Πολιτικός Μηχανικός Ph.D.

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ Ιούνιος 2010 Επιλεγµένες απαντήσεις και σχόλια

Πίνακας Περιεχομένων

1.8 ΣΥΝΕΧΕΙΑ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ ΘΕΩΡΗΜΑ BOLZANO A. ΣΥΝΕΧΕΙΑ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ

Παραδείγματα Γραμμικοί Μετασχηματισμοί

Εργαστήριο Γραμμικής Άλγεβρας. H Matlab ως γλώσσα προγραμματισμού

ΜΕΜ251 Αριθμητική Ανάλυση

lnx ln x ln l x 1. = (0,1) (1,7].

Συνδυαστική Βελτιστοποίηση Εισαγωγή στον γραμμικό προγραμματισμό (ΓΠ)

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ (ΗΥ-119)

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΤΩΝ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ. Κεφάλαιο 8. Συνεχείς Κατανομές Πιθανοτήτων

ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ. Γραφική Απεικόνιση Μεθόδων Αριθμητικής Ανάλυσης για την Προσέγγιση κάποιων τιμών ή κάποιας Συνάρτησης με Πολυωνυμική Παρεμβολή

ΕΝΟΤΗΤΑ 2: Πραγματικοί Αριθμοί

ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑΔΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2019 Β ΦΑΣΗ

f f 2 0 B f f 0 1 B 10.3 Ακρότατα υπό συνθήκες Πολλαπλασιαστές του Lagrange

Παράδειγμα 8. Να βρείτε την τιμή της παράστασης:

Παραδείγματα (2 ο σετ) Διανυσματικοί Χώροι Επιμέλεια: Ι. Λυχναρόπουλος

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΙΙ, ΣΕΜΦΕ (1/7/ 2013) y x + y.

ΟΙ πιο πάνω έννοιες εκφράζουν όπως λέμε τη μονοτονία της συνάρτησης.

3.7 Παραδείγματα Μεθόδου Simplex

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

3η ΕΡΓΑΣΙΑ. 3.1 Αµεσοι µέθοδοι για την Αριθµητική Επίλυση Γραµµικών Συστηµάτων

A. ΣΥΝΕΧΕΙΑ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ

Πεπερασμένες διαφορές για την ελλειπτική εξίσωση στις δύο διαστάσεις

Επαναληπτικά θέματα στα Μαθηματικά προσανατολισμού-ψηφιακό σχολείο ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΣΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ

a (x)y a (x)y a (x)y' a (x)y 0

ΕΥΦΥΗΣ ΕΛΕΓΧΟΣ. Ενότητα #8: Βελτιστοποίηση Συστημάτων Ασαφούς Λογικής. Αναστάσιος Ντούνης Τμήμα Μηχανικών Αυτοματισμού Τ.Ε.

A. ΣΥΝΕΧΕΙΑ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ

Παραδείγματα Ιδιοτιμές Ιδιοδιανύσματα

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Ανάλυση Ι 5 Δεκεμβρίου 2014

Δ Ι Α Φ Ο Ρ Ι Κ Ο Σ Λ Ο Γ Ι Σ Μ Ο Σ Πεδίο Ορισμού Συνάρτησης

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον (Εργαστήριο 2)

ΠΑΡΕΜΒΟΛΗ ΜΕΣΩ SPLINES

Κεφάλαιο 4 Διανυσματικοί Χώροι

Transcript:

Εργαστήρια Αριθμητικής Ανάλυσης Ι 9 ο Εργαστήριο Απαλοιφή Gauss με μερική οδήγηση - Παρεμβολη 2018

Απαλοιφή Gauss Με Μερική Οδήγηση Για την εύρεση του οδηγού στοιχείου στο k ο βήμα, αναζητούμε το μέγιστο κατά απόλυτη τιμή στοιχείο στις γραμμές k εώς n της k στήλης του πίνακα. Ή με όρους Matlab ψάχνουμε το max(abs(a(k:n,k)). Σε αυτό το σημείο να σημειώσουμε ότι πρακτικά το ποια είναι αυτή η τιμή δεν μας ενδιαφέρει. Αυτό που χρειαζόμαστε είναι η θέση στην οποία βρίσκεται. Γιατί το επόμενο μας βήμα είναι να κάνουμε εναλλαγή της γραμμής k με την γραμμή που βρήκαμε αυτή την τιμή και να προχωρήσουμε κανονικά στην συνέχεια στις ίδιες ακριβώς κινήσεις που θα κάναμε στην απλή απαλοιφή Gauss χωρίς οδήγηση. Η συνάρτηση max στο Matlab όπως έχουμε ήδη δει σε προηγούμενο εργαστήριο έχει την δυνατότητα εκτός από το να μας επιστρέφει τη μέγιστη τιμή ενός διανύσματος, αλλά μας δίνει και την θέση η μέγιστη τιμή εμφανίζεται για πρώτη φορά στο διάνυσμα. Αν θέλουμε να πάρουμε μόνο την θέση πρέπει να καλέσουμε την max με τον ακόλουθο τρόπο. [~,pos]=max(v) Έτσι στην μεταβλητή pos θα αποθηκευτεί η θέση που εμφανίζεται η μέγιστη τιμή του διανύσματος v, χωρίς να κρατήσουμε σε κάποια μεταβλητή ποια είναι αυτή η τιμή. Αν μας ενδιαφέρουν και οι 2 τιμές απλά καλούμε την max με τον κλασσικό τρόπο [M,pos]=max(v). Όπως λοιπόν είναι προφανές, στη περίπτωσή μας για να βρούμε την γραμμή που εμφανίζεται το οδηγό στοιχείο, στο k βήμα της μεθόδου μας. Θα πρέπει σε κατάλληλο σημείο του κώδικά μας να έχουμε την ακόλουθη γραμμή. [~,pos]=max(abs(a(k:n,k)); Αυτό που πρέπει όμως να έχουμε στο μυαλό μας είναι ότι το pos δεν ανταποκρίνεται στην πραγματική θέση του οδηγού στοιχείου στον πίνακα Α, αλλά στην θέση του στο διάνυσμα Α(k:n,k) το οποίο δεν έχει n στοιχεία. Επομένως όταν θα πρέπει να προχωρήσουμε στην εναλλαγή των αντίστοιχων γραμμών στον πίνακα Α δεν πρέπει να γράψουμε : A([k,pos],:) = A([pos,k],:); αλλά A([k, row],:) = A([row, k],:); Θα πρέπει όμως να έχουμε βρει και γράψει στον κώδικά μας τον τρόπο που εξαρτάται το row από το pos.

Επίλυση του Αx=b Με Μερική Οδήγηση Όταν κάνουμε απαλοιφή Gauss με μερική οδήγηση, δεν μας αρκεί να βρούμε μόνο τους πίνακες L και U αλλά χρειαζόμαστε και τον πίνακα P των μεταθέσεων που κάναμε, έτσι ώστε να πάρουμε την ισότητα: PP AA = LL UU Επομένως καταλήγουμε στο να λύσουμε το ισοδύναμο σύστημα: AA xx = bb PP AA xx = PP bb LL UU xx = PP bb Παρεμβολή Lagrange Δεδομένων k+1 σημείων : (xx 0, yy 0 ),, xx jj, yy jj,, (xx kk, yy kk ) όπου xx jj xx ii ii jj με ii, jj {0,, kk} Το πολυώνυμο παρεμβολής της μορφής Lagrange παίρνει στην θέση x τη τιμή: Παράδειγμα kk LL(xx) = yy jj xx xx mm xx jj xx 0 mm kk mm jj=0 mm jj Έστω ότι θέλουμε να παρεμβάλουμε την ff(xx) = xx 3 και έχουμε τα σημεία (1,1), (2,8) και (3,27) τότε το πολυώνυμο παρεμβολής είναι το : LL(xx) = 1 xx 2 1 2 xx 3 1 3 + 8 xx 1 2 1 xx 3 xx 1 + 27 2 3 3 1 xx 2 3 2 = 6xx2 11xx + 6 x=linspace(1,3); f=@(x) x.^3; L=@(x) 6*x.^2-11*x+6; plot(x,f(x),x,l(x),'r--'), legend('x^3','lagrange Interpolation')

Κυβικές Splines Στο Matlab υπάρχει έτοιμη συνάρτηση για τον υπολογισμό των τιμών κυβικών splines για δεδομένα σημεία παρεμβολής. H συνάρτηση είναι η spline και έχει 2 τρόπους σύνταξης. Εμείς στα πλαίσια του εργαστηρίου θα δούμε τον έναν από αυτούς. Παράδειγμα x = [0 1 2.5 3.6 5 7 8.1 10]; y = sin(x); xx = 0:.25:10; yy = spline(x,y,xx); plot(x,y,'o',xx,yy) Η συνάρτηση υπολογίζει τα κυβικά πολυώνυμα ανάμεσα στα διαστήματα των σημείων παρεμβολής. Παρατηρήσεις για την 2 η Εργασία Ζητάμε να μετατρέψετε το script file gauss.m που θα βρείτε στην eclass σε function που θα επιστρέφει την λύση x του συστήματος Ax=b με εισόδους τον πίνακα Α και το διάνυσμα b. Ελέγχουμε τι μπορούμε να κάνουμε έτσι ώστε να πάρουμε τις απαραίτητες πληροφορίες που χρειαζόμαστε ώστε να υπολογίσουμε την διακρίνουσα. Στο αρχείο κειμένου εξηγούμε τι κάναμε και που βασιστήκαμε για να απαντήσουμε στο ερώτημα αυτό.

Εισάγουμε με «έξυπνο» τρόπο τα C και d και καλούμε την συνάρτηση που φτιάξαμε. Κατασκευάζουμε μια νέα συνάρτηση που βασίζεται σε αυτή που χρησιμοποιήσαμε ήδη, αλλά φροντίζουμε να εκμεταλλευτούμε την ειδική μορφή του πίνακα C (τριδιαγώνιος) ώστε να πετύχουμε την επίλυση του συστήματος με λιγότερα βήματα. Εξηγούμε τι κάναμε και για πιο λόγο. Και πόσο πιο γρήγορη έγινε η μέθοδος μας. Δημιουργούμε function για την απαλοιφή με την μερική οδήγηση. Στην Άσκηση 3 που χρειάζεται παρεμβολή κατασκευάζουμε συνάρτηση που θα υπολογίζει τις τιμές του πολυωνύμου Lagrange για τιμές του χ. Και στην συνέχεια script που περιέχει το κομμάτι κώδικα που δίνεται στην εκφώνηση και καλεί αυτή την συνάρτηση και την συνάρτηση spline.στο script βάζουμε και εντολές έτσι ώστε να σχεδιάσουμε τις παραστάσεις που μας ζητάνε. Γράφουμε τα συμπεράσματα μας στο αρχείο κειμένου.