Normák, kondíciószám

Hasonló dokumentumok
Numerikus matematika. Irodalom: Stoyan Gisbert, Numerikus matematika mérnököknek és programozóknak, Typotex, Lebegőpontos számok

1 Lebegőpontos számábrázolás

Norma Determináns, inverz Kondíciószám Direkt és inverz hibák Lin. egyenletrendszerek A Gauss-módszer. Lineáris algebra numerikus módszerei

Vektorok. Octave: alapok. A fizika numerikus módszerei I. mf1n1a06- mf1n2a06 Csabai István

Numerikus matematika vizsga

9. Előadás. (9. előadás) Lineáris egyr.(3.), Sajátérték április / 35

15. LINEÁRIS EGYENLETRENDSZEREK

Numerikus módszerek 1.

Vektorok, mátrixok, lineáris egyenletrendszerek

12. előadás. Egyenletrendszerek, mátrixok. Dr. Szörényi Miklós, Dr. Kallós Gábor

Sajátértékek és sajátvektorok. mf1n1a06- mf1n2a06 Csabai István

Lineáris algebra. (közgazdászoknak)

Feladatok a Gazdasági matematika II. tárgy gyakorlataihoz

Lineáris algebra és a rang fogalma (el adásvázlat, szeptember 29.) Maróti Miklós

Matematika III. harmadik előadás

Problémás regressziók

1. Homogén lineáris egyenletrendszer megoldástere

1. zárthelyi,

Bevezetés az algebrába 2 Vektor- és mátrixnorma

Vektorterek. =a gyakorlatokon megoldásra ajánlott

Lineáris algebra Gyakorló feladatok

Numerikus módszerek beugró kérdések

Gauss elimináció, LU felbontás

Mátrixok és lineáris egyenletrendszerek

Gauss-Jordan módszer Legkisebb négyzetek módszere, egyenes LNM, polinom LNM, függvény. Lineáris algebra numerikus módszerei

LNM folytonos Az interpoláció Lagrange interpoláció. Lineáris algebra numerikus módszerei

Gyakorló feladatok. Agbeko Kwami Nutefe és Nagy Noémi

7. gyakorlat. Lineáris algebrai egyenletrendszerek megoldhatósága

3. Előadás. Megyesi László: Lineáris algebra, oldal. 3. előadás Lineáris egyenletrendszerek

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

Bázistranszformáció és alkalmazásai 2.

7. gyakorlat. Lineáris algebrai egyenletrendszerek megoldhatósága

Gauss-eliminációval, Cholesky felbontás, QR felbontás

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

Matematika A1a Analízis

Diszkréten mintavételezett függvények

LINEÁRIS ALGEBRA. matematika alapszak. Euklideszi terek. SZTE Bolyai Intézet, őszi félév. Euklideszi terek LINEÁRIS ALGEBRA 1 / 40

Numerikus módszerek I. zárthelyi dolgozat (2017/18. I., A. csoport) Megoldások

9. Előadás. Megyesi László: Lineáris algebra, oldal. 9. előadás Mátrix inverze, mátrixegyenlet

Vektorterek. Wettl Ferenc február 17. Wettl Ferenc Vektorterek február / 27

Numerikus módszerek 1.

Determinánsok. A determináns fogalma olyan algebrai segédeszköz, amellyel. szolgáltat az előbbi kérdésekre, bár ez nem mindig hatékony.

Lineáris algebra 2. Filip Ferdinánd december 7. siva.banki.hu/jegyzetek

0-49 pont: elégtelen, pont: elégséges, pont: közepes, pont: jó, pont: jeles

alakú számot normalizált lebegőpontos számnak nevezik, ha ,, és. ( : mantissza, : mantissza hossza, : karakterisztika) Jelölés: Gépi számhalmaz:

A KroneckerCapelli-tételb l következik, hogy egy Bx = 0 homogén lineáris egyenletrendszernek

1.9. B - SPLINEOK B - SPLINEOK EGZISZTENCIÁJA. numerikus analízis ii. 34. [ a, b] - n legfeljebb n darab gyöke lehet. = r (m 1) n = r m + n 1

1. előadás. Lineáris algebra numerikus módszerei. Hibaszámítás Számábrázolás Kerekítés, levágás Klasszikus hibaanalízis Abszolút hiba Relatív hiba

Oeconomicus Napocensis Verseny Március 24 és május IV. szekció Tantárgy: MATEMATIKA I

Lineáris leképezések (előadásvázlat, szeptember 28.) Maróti Miklós, Kátai-Urbán Kamilla

9. Előadás. Megyesi László: Lineáris algebra, oldal. 9. előadás Mátrix inverze, Leontyev-modell

Lineáris algebra. =0 iє{1,,n}

1. Generátorrendszer. Házi feladat (fizikából tudjuk) Ha v és w nem párhuzamos síkvektorok, akkor generátorrendszert alkotnak a sík vektorainak

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

Gauss-Seidel iteráció

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit. Matematika I

Funkcionálanalízis. n=1. n=1. x n y n. n=1

I. Fejezetek a klasszikus analízisből 3

Lineáris algebra gyakorlat

A lineáris algebrában központi szerepet betöltı vektortér fogalmát értelmezzük most, s megvizsgáljuk e struktúra legfontosabb egyszerő tulajdonságait.

Lineáris leképezések. Wettl Ferenc március 9. Wettl Ferenc Lineáris leképezések március 9. 1 / 31

YBL - SGYMMAT2012XA Matematika II.

Matematikai geodéziai számítások 5.

Gazdasági matematika II. vizsgadolgozat megoldása, június 10

17. előadás: Vektorok a térben

Eddig csak a polinom x-ben felvett értékét kerestük

Konjugált gradiens módszer

Differenciálegyenletek. Vajda István március 4.

LINEÁRIS EGYENLETRENDSZEREK október 12. Irodalom A fogalmakat, definíciókat illetően két forrásra támaszkodhatnak: ezek egyrészt elhangzanak

GPK M1 (BME) Interpoláció / 16

Fourier transzformáció

Matematika (mesterképzés)

2. előadás. Lineáris algebra numerikus módszerei. Mátrixok Mátrixműveletek Speciális mátrixok, vektorok Norma

Hamming-kód. Definíció. Az 1-hibajavító, perfekt lineáris kódot Hamming-kódnak nevezzük. F 2 fölötti vektorokkal foglalkozunk.

Matematika szigorlat június 17. Neptun kód:

Line aris f uggv enyilleszt es m arcius 19.

Differenciálegyenletek numerikus megoldása

8. Előadás. Megyesi László: Lineáris algebra, , oldal. 8. előadás Mátrix rangja, Homogén lineáris egyenletrendszer

Kvadratikus alakok és euklideszi terek (előadásvázlat, október 5.) Maróti Miklós, Kátai-Urbán Kamilla

Matematika szigorlat, Mérnök informatikus szak I máj. 12. Név: Nept. kód: Idő: 1. f. 2. f. 3. f. 4. f. 5. f. 6. f. Össz.: Oszt.

Alap-ötlet: Karl Friedrich Gauss ( ) valószínűségszámítási háttér: Andrej Markov ( )

Matematika A2 vizsga mgeoldása június 4.

10. Előadás. Megyesi László: Lineáris algebra, oldal. 10. előadás Sajátérték, Kvadaratikus alak

Lineáris algebra zárthelyi dolgozat javítókulcs, Informatika I márc.11. A csoport

Számítási módszerek a fizikában 1. (BMETE90AF35) tárgy részletes tematikája

Gyakorló feladatok I.

Diszkrét matematika I. gyakorlat

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

Diszkrét matematika I., 12. előadás Dr. Takách Géza NyME FMK Informatikai Intézet takach november 30.

Numerikus módszerek: Nemlineáris egyenlet megoldása (Newton módszer, húrmódszer). Lagrange interpoláció. Lineáris regresszió.

Végeselem modellezés alapjai 1. óra

12 48 b Oldjuk meg az Egyenlet munkalapon a következő egyenletrendszert az inverz mátrixos módszer segítségével! Lépések:

MA1143v A. csoport Név: december 4. Gyak.vez:. Gyak. kódja: Neptun kód:.

Szinguláris értékek. Wettl Ferenc április 12. Wettl Ferenc Szinguláris értékek április / 35

3. Lineáris differenciálegyenletek

P ÓTVIZSGA F ELKÉSZÍTŐ FÜZETEK UNIÓS RENDSZERŰ PÓTVIZSGÁHOZ. 9. osztályosoknak SZAKKÖZÉP

NUMERIKUS MÓDSZEREK I. BEUGRÓ KÉRDÉSEK

Infobionika ROBOTIKA. X. Előadás. Robot manipulátorok II. Direkt és inverz kinematika. Készült a HEFOP P /1.0 projekt keretében

Első zárthelyi dolgozat megoldásai biomatematikából * A verzió

Lin.Alg.Zh.1 feladatok

Átírás:

Normák, kondíciószám A fizika numerikus módszerei I. mf1n1a06- mf1n2a06 Csabai István Lineáris egyenletrendszerek Nagyon sok probléma közvetlenül lineáris egyenletrendszer megoldásával kezelhetı Sok numerikus probléma (függvényillesztés, interpoláció, parciális differenciálegyenletek, stb.) lineáris egyenletrendszer megoldáshoz vezet A lineáris egyenletrendszerek megoldása során nagyon sok mőveletet kell elvégezni, tipikusan N 3, egy N ismeretlenes rendszernél Már az adatbevitel során se tudjuk a számokat pontosan ábrázolni a lebegıpontos számokkal, és minden mővelet során kerekítési hibát vét a gép, ezek halmozódnak Vajon mennyire pontos a megoldás?

A probléma megfogalmazása Az egzakt lineáris egyenletrendszer: ha a jobb oldala hibás, jelöljük ezt így: ha a mátrix elemeinek pontatlanságát vesszük figyelembe, az egyenlet így módosul: Kérdés: hogyan függ az ismeretlenek hibája a jobb oldal illetve a mátrix elemek hibájától? Norma Valahogy az eltérést kellene mérni egy számmal, tehát hogy mennyire nem 0. Skalár számok esetében erre használható az abszolút érték Vektorok esetében a vektor hossza: Ezek általánosítva tetszıleges vektorra: norma

A norma tulajdonságai Házi feladat: 3 dimenziós vektoroknál leellenırizni/bizonyítani A p-normák A vektor elemeibıl többféle kombinációval készíthetı olyan norma (függvény) amely a definíciót kielégíti Pl. Ezt a kifejezést általánosítva, több dimenzióra Belátható róla, hogy teljesíti a norma minden feltételét, ha p>=1

Példák: 1 p=1: abszolút értékek összege: oktaéder norma p=2: szokásos távolság: euklideszi norma p= : határértékként a maximum normát kapjuk -1-1 1 p-normák egységköre, n=2: Mátrixnorma A vektorokra definiált normát kiterjeszthetjük mátrixokra is Belátható róla, hogy teljesíti a norma minden feltételét és ezen kívül igaz, hogy: és

Példák mátrixnormára Ha kiszámoljuk a vektoroknál bevezetett p=1,2, normákhoz tartozó mátrixnormát a következıt kapjuk: leghosszabb oszlopvektor leghosszabb sorvektor szimmetrikus mátrixra: ahol az mátrix legnagyobb sajátértéke Lineáris egyenletrendszer megoldásának hibabecslése Tekintsük a hibával terhelt jobb oldalú egyenletet kivonva a pontos egyenletet belıle: Feltéve, hogy matematikailag létezik megoldás, vagyis a mátrix invertálható, kifejezzük a megoldást és alkalmazzuk a normát mindkét oldalra : Felhasználva hogy: azt kapjuk: vagyis a megoldás relatív hibája így függ a jobb oldal relatív hibájától:

Kondíciószám A hiba kifejezésében megjelenı tagot, kondíciószámnak nevezzük Nem könnyő kiszámolni de következı kifejezés segíthet amikor a legnagyobb és legkisebb sajátérték becsülhetı: Kondíciószám Mekkora lehet? Akár csökkentheti a hibát? Vagyis, a relatív hiba csak nıhet:

A megoldás hibája Tehát, ha a kondíció szám nagy, azaz rosszul kondicionált a mátrix, akkor nagyon nagy lehet a hiba A jobb oldal hibáját a gépi számábrázolás pontossága határozza meg, tipikus értéke dupla pontos ábrázolással is csak így ha akkor a megoldás hibája 1 nagyságrendő lehet, vagyis egy számjegy pontossággal se helyes. Nagyon nagy mátrixoknál ez tipikus, bizonyos esetekben sokkal kisebb mátrixoknál is teljesülhet Példa Ekkor, t-tıl függetlenül vagyis matematikai értelemben megoldható az egyenletrendszer, viszont így pl. t=100-nál már 10 8 -nál nagyobb kondíció számot kapunk, azaz ez az egyszerő kis egyenletrendszer már nem oldható meg egyszeres pontosságú aritmetikával. Egy másik rosszul kondicionált mátrix, a Hilbert-féle mátrix Ez már n=10 esetében is 10 13 -nál nagyobb kondíciószámot ad

Hiba a mátrixelemekben Ekkor is a kondíciószámmal fejezhetı ki a hiba:

Fontos megjegyzendı Analitikusan a megoldás feltétele, hogy a determináns nem 0. Viszont kis determináns érték nem jelenti azt, hogy numerikusan nehéz kezelni. Pl. az elıbb A(t) determinánsa a kondíciószámtól független volt, vagy konstanssal szorzás a determinánst változtatja, a kondíciószámot nem. Numerikus szempontból nem a determináns, hanem a kondíciószám határozza meg, hogy megoldható-e egy lineáris egyenletrendszer. Olvasnivaló (levezetések) Stoyan G.: Numerikus matematika (Typotex, 2007) 21-40.oldal.