Metode iterative pentru probleme neliniare - contractii

Σχετικά έγγραφα
V.7. Condiţii necesare de optimalitate cazul funcţiilor diferenţiabile

Curs 10 Funcţii reale de mai multe variabile reale. Limite şi continuitate.

a n (ζ z 0 ) n. n=1 se numeste partea principala iar seria a n (z z 0 ) n se numeste partea

(a) se numeşte derivata parţială a funcţiei f în raport cu variabila x i în punctul a.

Curs 4 Serii de numere reale

Curs 14 Funcţii implicite. Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică "Gh. Asachi"

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor X) functia f 1

5. FUNCŢII IMPLICITE. EXTREME CONDIŢIONATE.

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor

Integrala nedefinită (primitive)

Sisteme diferenţiale liniare de ordinul 1

III. Serii absolut convergente. Serii semiconvergente. ii) semiconvergentă dacă este convergentă iar seria modulelor divergentă.

Planul determinat de normală şi un punct Ecuaţia generală Plane paralele Unghi diedru Planul determinat de 3 puncte necoliniare

Orice izometrie f : (X, d 1 ) (Y, d 2 ) este un homeomorfism. (Y = f(x)).

Curs 1 Şiruri de numere reale

Metode iterative pentru rezolvarea sistemelor de ecuatii liniare

CURS 11: ALGEBRĂ Spaţii liniare euclidiene. Produs scalar real. Spaţiu euclidian. Produs scalar complex. Spaţiu unitar. Noţiunea de normă.

SERII NUMERICE. Definiţia 3.1. Fie (a n ) n n0 (n 0 IN) un şir de numere reale şi (s n ) n n0

Conice. Lect. dr. Constantin-Cosmin Todea. U.T. Cluj-Napoca

f(x) = l 0. Atunci f are local semnul lui l, adică, U 0 V(x 0 ) astfel încât sgnf(x) = sgnl, x U 0 D\{x 0 }. < f(x) < l +

Definiţia generală Cazul 1. Elipsa şi hiperbola Cercul Cazul 2. Parabola Reprezentari parametrice ale conicelor Tangente la conice

R R, f ( x) = x 7x+ 6. Determinați distanța dintre punctele de. B=, unde x și y sunt numere reale.

Seminariile Capitolul X. Integrale Curbilinii: Serii Laurent şi Teorema Reziduurilor

COLEGIUL NATIONAL CONSTANTIN CARABELLA TARGOVISTE. CONCURSUL JUDETEAN DE MATEMATICA CEZAR IVANESCU Editia a VI-a 26 februarie 2005.

Criptosisteme cu cheie publică III

Ecuaţia generală Probleme de tangenţă Sfera prin 4 puncte necoplanare. Elipsoidul Hiperboloizi Paraboloizi Conul Cilindrul. 1 Sfera.

METODE NUMERICE: Laborator #5 Metode iterative pentru rezolvarea sistemelor: Jacobi, Gauss-Siedel, Suprarelaxare

Cursul Măsuri reale. D.Rusu, Teoria măsurii şi integrala Lebesgue 15

Capitolul 4 PROPRIETĂŢI TOPOLOGICE ŞI DE NUMĂRARE ALE LUI R. 4.1 Proprietăţi topologice ale lui R Puncte de acumulare

Analiza în curent continuu a schemelor electronice Eugenie Posdărăscu - DCE SEM 1 electronica.geniu.ro

Laborator 11. Mulţimi Julia. Temă

Concurs MATE-INFO UBB, 1 aprilie 2017 Proba scrisă la MATEMATICĂ

Functii Breviar teoretic 8 ianuarie ianuarie 2011

Asupra unei inegalităţi date la barajul OBMJ 2006

SEMINAR 14. Funcţii de mai multe variabile (continuare) ( = 1 z(x,y) x = 0. x = f. x + f. y = f. = x. = 1 y. y = x ( y = = 0

Lectia VI Structura de spatiu an E 3. Dreapta si planul ca subspatii ane

Subiecte Clasa a VIII-a

6 n=1. cos 2n. 6 n=1. n=1. este CONV (fiind seria armonică pentru α = 6 > 1), rezultă

T R A I A N ( ) Trigonometrie. \ kπ; k. este periodică (perioada principală T * =π ), impară, nemărginită.

Curs 2 Şiruri de numere reale

Integrale cu parametru

Capitolul 4. Integrale improprii Integrale cu limite de integrare infinite

DISTANŢA DINTRE DOUĂ DREPTE NECOPLANARE

EDITURA PARALELA 45 MATEMATICĂ DE EXCELENŢĂ. Clasa a X-a Ediţia a II-a, revizuită. pentru concursuri, olimpiade şi centre de excelenţă

Subiecte Clasa a VII-a

Metode de interpolare bazate pe diferenţe divizate

riptografie şi Securitate

Examen AG. Student:... Grupa:... ianuarie 2011

Seminar 5 Analiza stabilității sistemelor liniare

Funcţii Ciudate. Beniamin Bogoşel

Toate subiectele sunt obligatorii. Timpul de lucru efectiv este de 3 ore. Se acordă din oficiu 10 puncte. SUBIECTUL I.

Spatii liniare. Exemple Subspaţiu liniar Acoperire (înfăşurătoare) liniară. Mulţime infinită liniar independentă

Aplicaţii ale principiului I al termodinamicii la gazul ideal

5.5. REZOLVAREA CIRCUITELOR CU TRANZISTOARE BIPOLARE

VII. Metode numerice de rezolvare a problemelor de optimizare fără restricţii

Ecuatii exponentiale. Ecuatia ce contine variabila necunoscuta la exponentul puterii se numeste ecuatie exponentiala. a x = b, (1)

MARCAREA REZISTOARELOR

2.1 Sfera. (EGS) ecuaţie care poartă denumirea de ecuaţia generală asferei. (EGS) reprezintă osferă cu centrul în punctul. 2 + p 2

Teorema lui Peano de existenţă

Probleme pentru clasa a XI-a

a. 11 % b. 12 % c. 13 % d. 14 %

2. Sisteme de forţe concurente...1 Cuprins...1 Introducere Aspecte teoretice Aplicaţii rezolvate...3

Profesor Blaga Mirela-Gabriela DREAPTA

Geometrie computationala 2. Preliminarii geometrice

2 Transformări liniare între spaţii finit dimensionale

O generalizare a unei probleme de algebră dată la Olimpiada de Matematică, faza judeţeană, 2013

Conice - Câteva proprietǎţi elementare

SEMINAR TRANSFORMAREA FOURIER. 1. Probleme

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 3. Divizorul de tensiune. Divizorul de curent


z a + c 0 + c 1 (z a)

Laborator 6. Integrarea ecuaţiilor diferenţiale

Ecuatii trigonometrice

CURS VII-IX. Capitolul IV: Funcţii derivabile. Derivate şi diferenţiale. 1 Derivata unei funcţii. Interpretarea geometrică.

1.3 Baza a unui spaţiu vectorial. Dimensiune

CONCURSUL DE MATEMATICĂ APLICATĂ ADOLF HAIMOVICI, 2017 ETAPA LOCALĂ, HUNEDOARA Clasa a IX-a profil științe ale naturii, tehnologic, servicii

Capitolul 7 DERIVATE. DIFERENŢIALE

CONCURSUL INTERJUDEȚEAN DE MATEMATICĂ TRAIAN LALESCU, 1998 Clasa a V-a

( ) ( ) ( ) Funcţii diferenţiabile. cos x cos x 2. Fie D R o mulţime deschisă f : D R şi x0 D. Funcţia f este

5.4. MULTIPLEXOARE A 0 A 1 A 2

Teorema de punct fix a lui Banach

3 FUNCTII CONTINUE Noţiuni teoretice şi rezultate fundamentale Spaţiul euclidian R p. Pentru p N *, p 2 fixat, se defineşte R

1. Sisteme de ecuaţii liniare Definiţia 1.1. Fie K un corp comutativ. 1) Prin sistem de m ecuaţii liniare cu n necunoscute X 1,...

Tehnici de Optimizare

SEMINARUL 3. Cap. II Serii de numere reale. asociat seriei. (3n 5)(3n 2) + 1. (3n 2)(3n+1) (3n 2) (3n + 1) = a

8 Intervale de încredere

sistemelor de algebrice liniarel

3. Locuri geometrice Locuri geometrice uzuale

Principiul incluziunii si excluziunii. Generarea şi ordonarea permutărilor. Principiul porumbeilor. Pri

2. Circuite logice 2.4. Decodoare. Multiplexoare. Copyright Paul GASNER

III. Reprezentarea informaţiei în sistemele de calcul

Laborator 1: INTRODUCERE ÎN ALGORITMI. Întocmit de: Claudia Pârloagă. Îndrumător: Asist. Drd. Gabriel Danciu

Capitolul 3. Serii Fourier. a unei funcţii periodice de perioadă Dezvoltarea în serie Fourier

, m ecuańii, n necunoscute;

CONCURS DE ADMITERE, 17 iulie 2017 Proba scrisă la MATEMATICĂ

MULTIMEA NUMERELOR REALE

Lucrare. Varianta aprilie I 1 Definiţi noţiunile de număr prim şi număr ireductibil. Soluţie. Vezi Curs 6 Definiţiile 1 şi 2. sau p b.

FIZICĂ. Bazele fizice ale mecanicii cuantice. ş.l. dr. Marius COSTACHE

Subiecte Clasa a VIII-a

Capitolul 2. Integrala stochastică

Transcript:

Metode iterative pentru probleme neliniare - contractii Problemele neliniare sunt in general rezolvate prin metode iterative si analiza convergentei acestor metode este o problema importanta. 1 Contractii Metodele iterative pot fi scrise in general sub forma: x(t + 1) = T (x(t)), t = 0, 1,... unde T este o functie definita pe o submultime X a spatiului R n cu valori in X si care are proprietatea: unde α [0, 1). T (x) T (y) α x y, x, y X (1) Definition 1.1 O astfel de functie ce are proprietatea 1 se numeste contractie, iar procesul iterativ asociat ei se numeste iteratie de tip contractie. Fie o functie T : X X. Orice vector x X care verifica T (x ) = x se numeste punct fix al lui T si iteratia x = T (x) poate fi privita ca un algoritm de determinare a unui astfel de punct fix. Se observa ca functiile contractie sunt continui: daca avem un sir {x(t)} care converge la un punct x X si functia T este continua in punctul x, atunci x este un punct fix al lui T. Ca o alternativa la functiile de tip contractie se poate presupune ca o functie T : X X are un punct fix x X si are proprietatea T (x) x α x x, x X (2) unde α [0, 1). Se poate observa ca inegaliatea 2 este mai slaba decat conditia de contractie 1. Definition 1.2 Orice functie ce are proprietatea 2 se numeste pseudocontractie. In figura 1 se observa un exemplu de contractie (T : R R, T (x) = x 2, α = 1 2, T(0)=0) si un exemplu de pseudocontractie (T : [0, 2] [0, 2], T (x) = max{0, x 1}. Urmatoarea proprietate ne arata ca o contractie are un unic punct fix si ca iteratia corespunzatoare contractiei converge la acest unic punct fix. Proposition 1.1 Presupunem ca T : X X este o contractie de constanta α [0, 1) si ca X este o submultime inchisa a lui R n. Atunci: Functia T are un unic punct fix x X; Pentru orice vector initial x(0) X, sirul {x(t)} generat de x(t + 1) = T (x(t)) converge geometric la x. In particular: x(t) x α t x(0) x, t 0 1

Figure 1: Exemplu de contractie si pseudocontractie Proposition 1.2 Presupunem ca X R n si ca functia T : X X este o pseudocontractie de constanta α [0, 1) si cu un punct fix x X. Atunci T nu mai are alt punct fix si sirul {x(t)} generat de x(t + 1) = T (x(t)) satisface: x(t) x α t x(0) x, t 0 pentru orice alegere a vectorului initial x(0) X. In particular sirul {x(t)} converge la x. Proposition 1.3 Daca X R n este nevida, convexa si compacta si daca T : X X este o functie continua, atunci exista x X astfel incat T (x ) = x (un exemplu se poate vedea in figura 2). Figure 2: Teorema de punct fix 2

2 Contractii peste produse carteziene de multimi In continuare presupunem ca X = m X i, unde X i R ni si n 1 + + n m = n. Orice vector x X poate i=1 fi descompus in x = (x 1,..., x m ), cu x i X i. Fie T : X X o contractie si fie T i : X X i componenta i a functie T: Se poate observa ca: T (x) = (T 1 (x),..., T m (x)) T i (x) T i (y) i max T j (x) T j (y) j = T (x) T (y) α x y j In figura 3 se poate observa o simulare a iteratiei Seidel-Gauss pentu contractii bloc. Figure 3: Convergenta iteratiei Seidel-Gauss pentru contractii bloc Ca o alternativa la gasirea unui punct fix al functiei T putem cauta o solutie a sistemului x = T (x). Acest sistem poate fi descompus in m sisteme mai mici: x i = T i (x 1,..., x m ), i = 1,..., m care pot fi rezolvate simultan. Fie R i (x) multimea tuturor solutiilor ecuatiei i din sistem definita prin: R i (x) = {y i X i, y i = T i (x 1,..., x i 1, y i, x i+1,..., x m )} Se da un vector x(t) X, componenta i a vectorului urmator x i+1 este aleasa ca solutie a ecuatiei i a sistemului: x i (t + 1) R i (x(t)) Proposition 2.1 Presupunem ca X este inchisa si ca T : X X este o contractie bloc. Atunci multimea R i (x) are un singur element pentru fiecare i si pentru fiecare x X. 3

Definim functia Q i : X X i prin egalarea lui Q i (x) cu elementul unic al multimii R i (x). Si unim aceste functii in cadrul functiei Q : X X Q(x) = (Q 1 (x),..., Q m (x)) Metoda de rezolvare a sistemului poate fi descrisa cu ajutorul algoritmului (figurile 4 si 5): x(t + 1) = Q(x(t)), t = 0, 1,... Figure 4: Functia Q Proposition 2.2 Daca T : X X este o contractie bloc, atunci Q este deasemenea o contractie bloc. Daca X este inchisa, atunci metoda x(t + 1) = Q(x(t)) converge la un punct fix al lui T. Acelasi rezultat se obtine si in cazul in care T este o pseudocontractie si multimea X este inchisa si convexa. Rezultate similare cu cele de mai sus se obtin si pentru functii monotone. 4

Figure 5: Metoda Seidel-Gauss bazata pe functia Q pentru rezolvarea sistemului x = T (x) 5