METODE NUMERICE ÎN INGINERIE

Documente similare
Ecuatii si sisteme de ecuatii neliniare 1 Metoda lui Newton Algorithm 1 Metoda lui Newton pentru ecuaţia f(x) = 0. Date de intrare: - Funcţia f - Apro

Microsoft Word - probleme_analiza_numerica_ses_ian09.rtf

Metode Numerice

Calcul Numeric

Calcul Numeric

Autoevaluare curs MN.doc

FIŞA DISCIPLINEI 1. Date despre program 1.1 Instituţia de învăţământ superior Universitatea Alexandru Ioan Cuza din Iaşi 1.2 Facultatea Facultatea de

PAS cap. 2: Reprezentări rare p. 1/35 Prelucrarea avansată a semnalelor Capitolul 2: Reprezentări rare Bogdan Dumitrescu Facultatea de Automatică şi C

gaussx.dvi

Aproximarea functiilor prin metoda celor mai mici patrate

..MINISTERUL EDUCAŢIEI NAȚIONALE ŞI CERCETARII STIINTIFICE UNIVERSITATEA DE VEST DIN TIMIȘOARA.I CENTRUL DE DEZVOLTARE ACADEMICĂ. FIȘA DISCIPLINEI 1.

Laborator 4 Modele sistemice liniare. Reprezentare numerică. Conversii. Conexiuni 4.1 Tema Formarea deprinderilor de utilizare a convenţiilor MATLAB d

I

PROGRAMA CONCURSULUI NAŢIONAL

Microsoft Word - cap1p4.doc

Cursul 12 (plan de curs) Integrale prime 1 Sisteme diferenţiale autonome. Spaţiul fazelor. Fie Ω R n o mulţime deschisă şi f : Ω R n R n o funcţie de

Microsoft Word - Matematika_kozep_irasbeli_javitasi_0911_roman.doc

Calcul Numeric

I. Partea introductivă Proiectul unității de învățare CONCEPTUL DE MATRICE ŞCOALA: Colegiul Național Petru Rareș Suceava CLASA: a XI a- matematică / a

Clustere şi impurităţi în sisteme complexe

Fisa disciplinei_Utilizarea_Calc_CFDP_ _var2_

ALGORITMICĂ. Seminar 3: Analiza eficienţei algoritmilor - estimarea timpului de execuţie şi notaţii asimptotice. Problema 1 (L) Să se determine număru

Microsoft Word - 2 Filtre neliniare.doc

Fisa MMC IA

Diapositive 1

2

Lecții de pregă,re la informa,că Admitere 2019 Tema: Discutarea problemelor date la ul,mele sesiuni de admitere Bogdan Alexe

Microsoft Word - TIC5

Spatii vectoriale

Cursul 10 Fractali de tip Newton Vom prezenta în continuare o nouă modalitate de generare a fractalilor, modalitate care îşi are originea într-o probl

Microsoft Word - matem_aplicate in Economie aa FD Bala.doc

Subiectul 1

Secţiunea 7-8 începători Concurs online de informatică Categoria PROGRAMARE PROBLEMA 1 ID 100 puncte Calculatoarele trebuie să se recunoască în rețeau

SSC-Impartire

Electricitate II

LUCRAREA 8 PROGRAMAREA NELINIARĂ ÎN REZOLVAREA PROBLEMELOR DIN ENERGETICĂ. METODE DE ORDINUL Aspecte generale Programarea neliniară are o foart

PowerPoint-Präsentation

Tiberiu Trif Analiză matematică 2 Calcul diferențial și integral în R n

Microsoft Word - Rezolvarea Test nr. 11.doc

Modelarea si Simularea Sistemelor de Calcul

Clasa IX 1. O lăcustă face salturi, fiecare salt în linie dreaptă şi de două ori mai lung ca precedentul. Poate vreodată lăcusta să revină în punctul

Microsoft Word - Tematica examen AIS.doc

Universitatea Transilvania din Braşov Facultatea de Matematică şi Informatică ERNEST SCHEIBER ANALIZĂ NUMERICĂ Braşov

PROBLEME PRIVIND INSTABILITATEA UNOR CALCULE ALE MECANISMELOR

Microsoft Word - Algoritmi genetici.docx

Microsoft Word - D_ MT1_II_001.doc

INDICATORI AI REPARTIŢIEI DE FRECVENŢĂ

Laborator 1-Teoria probabilitatilor si statistica matematica Sef lucrari dr.mat. Daniel N.Pop Departamentul de calculatoare si inginerie electrica 1 P

2.1.Tipul tablou unidimensional

Microsoft Word - Lab1a.doc

Examenul de bacalaureat 2012

Microsoft Word - Programa_Evaluare_Nationala_2011_Matematica.doc

Gheorghe IUREA Adrian ZANOSCHI algebră geometrie clasa a VII-a ediţia a V-a, revizuită mate 2000 standard EDITURA PARALELA 45 Matematică. Clasa a VII-

Microsoft Word - Lucrarea_10_t.doc

CURBE BÉZIER În CAGD se utilizează adesea curbele polinomiale, adică acele curbe definite de o parametrizare polinomială: C : [a, b] R 3 C(t) = (x(t),

Pachete de lecţii disponibile pentru platforma AeL

BARAJ NR. 1 JUNIORI FRANŢA ianuarie Fie x şi y două numere întregi astfel încât 5x + 6y şi 6x + 5y să fie pătrate perfecte. Arătaţi că

Procesarea Imaginilor - Laborator 1: Introducere în utilizarea bibliotecii OpenCV 1 1. Introducere în utilizarea bibliotecii OpenCV 1.1. Introducere S

Lucrarea 7 Filtrarea imaginilor BREVIAR TEORETIC Filtrarea imaginilor se înscrie în clasa operaţiilor de îmbunătăţire, principalul scop al acesteia fi

Laborator 9- Estimarea parametrilor Sef lucrari dr.mat. Daniel N.Pop Departamentul de calculatoare si inginerie electrica 29.nov

8

Analiză de flux de date 29 octombrie 2012

3 - Fratu - rezumat RO _1_

SECURITATE ȘI CRIPTOGRAFIE

Cursul 13 Mulţimi Julia Fie f : C C o funcţie complexă şi fie f n = f f f iterata de ordin n a lui f. Peste tot în continuare vom presupune că f este

Logică și structuri discrete Limbaje regulate și automate Marius Minea marius/curs/lsd/ 24 noiembrie 2014

DETERMINAREA CONSTANTEI RYDBERG

Examenul de bacalaureat 2012

Examenul de bacalaureat 2012

Microsoft Word - Curs_08.doc

ALGORITHMICS

OPERATII DE PRELUCRAREA IMAGINILOR 1

E_d_Informatica_sp_SN_2014_bar_10_LRO

CRIPTOSISTEME SIMETRICE I

Microsoft Word - a5+s1-5.doc

FIŞA UNITĂŢII DE CUR S/MODULULUI MD-2012, CHIŞINĂU, STR. 31 AUGUST, 78, TEL: FAX: , Matematica economică 1. Date d

Slide 1

Matematici aplicate științelor biologie Lab09 MV

Slide 1

Pattern Recognition Systems

Microsoft Word - Matematika_kozep_irasbeli_jav_utmut0513V28_roman.doc

C10: Teoria clasică a împrăștierii Considerăm un potențial infinit în interiorul unui domeniu sferic de rază a și o particulă incidentă (Figura 1) la

DAN LASCU ADRIANA-LIGIA SPORIŞ ANDA OLTEANU PAUL VASILIU MATEMATICĂ. CULEGERE DE PROBLEME TIP GRILĂ PENTRU ADMITEREA ÎN ACADEMIA NAVALĂ MIRCEA CEL BĂT

rrs_12_2012.indd

Matematica VI

ALGORITMII ŞI REPREZENTAREA LOR Noţiunea de algoritm Noţiunea de algoritm este foarte veche. Ea a fost introdusă în secolele VIII-IX de către Abu Ja f

matematica, liceu-specializ. matematica-informatica

CURS 8

Analiză statică Analiza fluxului de date 23 octombrie 2014

Slide 1

Microsoft Word - FiltrareaNyquist-rezumat.doc

carteInvataturaEd_2.0_lectia5.pdf

UNIVERSITATEA BABEŞ-BOLYAI CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE MATEMATICĂ ŞI INFORMATICĂ Concurs MATE-INFO UBB 6 aprilie 2019 Proba scrisă la MATEMATICĂ NOTĂ IM

Microsoft Word - C05_Traductoare de deplasare de tip transformator

FIŞA DISCIPLINEI 1. Date despre program 1.1 Instituţia de învăţământ superior Universitatea Alexandru Ioan Cuza din Iaşi 1.2 Facultatea Facultatea de

CLP_UTCN-grila-2012.dvi

Facultatea de Matematică Anul II Master, Geometrie Algebrică Mulţimi algebrice ireductibile. Dimensiune 1 Mulţimi ireductibile Propoziţia 1.1. Fie X u

Metode de sortare - pregătire admitere - Conf.dr. Alexandru Popa Lect. dr. Andrei Pătraşcu Universitatea din Bucureşti 1

Şiruri de numere reale Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Iaşi, 2015 Analiză Matematică Lucian Maticiuc 1 / 29

Transcriere:

METODE NUMERICE ÎN INGINERIE REZOLVAREA NUMERICĂ A SISTEMELOR DE ECUATII LINIARE

Aspecte generale (1) (2) (3)

(4) (5)

Unicitatea soluţiei Un sistem de ecuaţii liniare are o soluţie unică numai dacă matricea A este nesingulară, adică determinantul acestei matrice este diferit de zero.

Condiţionare Importanţa cunoaşterii condiţionării unei matrice decurge din faptul că rezultatele obţinute prin calcul numeric corespund întotdeauna unei probleme perturbate, ca urmare a efectelor erorilor de rotunjire. Pentru a determina dacă valoarea determinatului matricei A este apropiată de zero, este nevoie de o referinţă în raport cu care valoarea determinantului să poate fi comparată, numită normă. (6)

Norma 2: (7) Norma 1: (8) Norma infinit: (9) Norma F: (10) Numărul de condiţionare al matricei: (11)

Metode numerice de rezolvare A. Metode directe

Metoda eliminarii Gauss Metoda urmăreşte aducerea sistemului iniţial de ecuaţii liniare la una din formele superior (U) sau inferior (L) triunghiulară care poate fi rezolvată pe căi elementare. Etape principale: - de eliminare; - de determinare a soluţiilor. I. Etapa de eliminare (12)

I. Etapa de eliminare (13) (14) Pentru a obţine zerouri pe prima coloana, din linile a doua şi a treia se scade prima linie înmulţită cu multiplicatorul ai1/a11: (15)

I. Etapa de eliminare (16) Pentru a obţine zerouri pe coloana a doua, din linia a treia se scade linia a doua, înmulţită cu multiplicatorul ai2/a22 (i =3), obţinându-se forma finală (14), unde: (17)

Generalizarea algoritmului Gauss (18) II. Etapa de determinare a necunoscutelor Necunoscutele se obţin prin retrosubstituire. Se determină ultima necunoscută: (19)

Rezultatul obţinut se înlocuieşte în a doua ecuaţia a sistemului (15): (19) In final, relaţia (20) se înlocuieşte în prima ecuaţie a sistemului (15): (20) Procedura pentru determinarea soluţiilor poartă denumirea de substituţie înapoi şi poate fi generalizată astfel: (21)

Metoda eliminării Gauss - Jordan Metoda presupune transformarea sistemului: (22) într-un sistem echivalent (23) în care matricea A* se identifică cu matricea unitate I, ceea ce permite determinarea rapidă a soluţiei: (24)

Metoda eliminării Gauss - Jordan Se consideră un sistem de 3 ecuaţii liniare cu 3 necunoscute scris sub forma extinsă: (25) Se pleacă de la forma: (26) Matricei A i se asociază prin extidere la dreapta vectorul termenilor liberi b: (27)

Metoda eliminării Gauss - Jordan In primul pas se va împărţi ultima linie la termenul a (2 ) 33: (28), unde: (29) Se scade apoi linia a treia înmulţită cu termenul a i3 (i-1), i=1, 2 din primele două linii: (30) unde: (31)

Metoda eliminării Gauss - Jordan In pasul al doilea se va împărţi a doua linie la termenul a (1 ) 22 : (32) unde: (33) Urmează efectuarea operaţiei de scădere a celei de a doua linii, înmulţită cu termenul a (i-1) i2 i = 1, din prima linie: (34) unde: (35)

Metoda eliminării Gauss - Jordan In ultimul pas, se împarte prima linie la a (0 ) 11: (36) unde: (37) Dacă în forma se introduc relaţiile (29), (31), (33), (35) şi (37) rezultă: (38) (39)

Metode bazate pe factorizarea LU a matricei coeficienţilor Prin factorizarea unei matrice pătratice A de ordinul n se înţelege exprimarea sa sub forma unui produs de două matrice de acelaşi ordin. (40) (41) Pentru a rezolva sistemul scris sub formă matriceală se poate folosi descompunerea (40): (42) (43)

Factorizarea Doolittle Factorizarea Doolittle se caracterizează prin faptul că elementele diagonale ale matricei L au valorile l ii = 1, unde i = 1,..., n. (44)

din prima linie: a doua linie: a treia linie: (45) (46) (47) Expresiile (45), (46) şi (47) evidenţiază următoarele operaţii de calcul al elementelor matricelor de factorizare: (48) (49) (50)

Generalizări: elementele de pe prima linie din matricea de factorizare U: (51) elementele de pe liniile i, i = 2,..., n, ale matricei L: (52) (53) elementele liniei i a matricei U: (54)

Factorizarea Crout Factorizarea Crout se caracterizează prin faptul că elementele diagonale ale matricei U au valorile u ii = 1, unde i = 1,..., n. elementele de pe prima coloană din matricea de factorizare L: (55) elementele de pe coloanele j, j = 2,..., n, ale matricei U: (56) (57) elementele coloana j a matricei L: (58)

Factorizarea Cholesky Factorizarea Cholesky se poate aplica în situaţia în care matricea A este simetrică şi pozitiv definită, fiind mai eficientă din punct de vedere numeric. Matricea A este simetrică dacă: A = A t (matricea transpunsă); Matricea A este pozitiv definită dacă: X t A X > 0 Descompunerea matricei A: (59) (60)

din prima coloană: (61) a doua coloană: (62) a treia coloană: (63)

Generalizări: Un element reprezentativ din matricea L L t situat sub diagonala principală: (64) (65) Pentru j = 1, relaţia (65) devine: (66) (67)

Generalizări: Dacă i = j, se obţine: (64) Dacă i j, se obţine: (65)

Metode iterative Permit determinarea soluţiei exacte a unui sistem de ecuaţii liniare numai atunci când s-ar parcurge un număr nelimitat (teoretic infinit) de iteraţii. In principiu, se porneşte de la o aproximaţie iniţială, notată X0, şi se construieşte un şir de aproximaţii succesive X0, X1,..., Xk,... care în anumite condiţii converge către soluţia exactă, notată X*.

Metoda Jacobi (66) Dacă se explicitează fiecare necunoscută a sistemului în funcţie de celelalte necunoscute, se obţine: (67)

Metoda Jacobi (68) Aplicarea cu succes a metodei Jacobi necesită o condiţie legată de matricea A care trebuie să fie dominant diagonală: (69) Condiţia de convergenţă impusă procesului iterativ: (70)

Metoda Seidel Gauss Relaţia de calcul iterativ: (71) Ilustrarea îmbunătăţirii vitezei de convergenţă: (72) (73) (74)

Metoda Seidel Gauss modificată Relaţia de calcul iterativ: (75) Noua aproximaţie se determină în funcţie de aproximaţia calculată cu metoda Seidel-Gauss obişnuită căreia i se aplică o corecţie depedentă de factorul de accelerare: (76) (77)

Metoda Seidel Gauss modificată Metoda se aplică în doi paşi: - se determină noua aproximaţie cu formula metodei Seidel-Gauss obişnuită; - se calculează corecţia folosind aproximaţia calculată şi cea din iteraţia anterioară, iar apoi se determină noua aproximaţie prin aplicarea acestei corecţii valorii calculate cu metoda Seidel-Gauss obişnuită. (78) (79)

Metoda Seidel Gauss modificată Modul în care evoluează procesul aproximaţiilor succesive este dependent în mare măsură de felul în care se alege coeficientul de accelerare. Cazul 1. α = 1, ω1 =0, ω2 = 1. Rezultă: Cazul 2. α = 1/2, ω1 =-1, ω2 = 0. Rezultă: