Równania i układy równań liniowych i nieliniowych. Artur Wymysłowski, prof. PWr.

Wielkość: px
Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Równania i układy równań liniowych i nieliniowych. Artur Wymysłowski, prof. PWr."

Transkrypt

1 Równania i układy równań liniowych i nieliniowych Artur Wymysłowski, prof. PWr.

2 Plan wykładu Przypomnienie ostatniego wykładu (różniczkowanie i całkowanie numeryczne + zastosowania) Układy i systemy liniowe i nieliniowe Równania definicje opis przykłady Układy równań definicje opis przykłady

3 Poprzedni wykład Różniczkowanie: wyznaczanie i porównanie wybranych parametrów zmiennych / obiektów, np. v, a, itp. szacowanie błędów rozwiązywanie równań wyznaczanie przybliżonej wartości funkcji Całkowanie: wyznaczanie i porównanie wybranych parametrów zmiennych / obiektów, np. E, itp. suma dla zmiennych niepoliczalnych prognozowanie przybliżone wyznaczanie całki z funkcji

4 Wstęp W matematyce system liniowy to taki, w przypadku którego funkcja (przekształcenie lub odwzorowanie) f(x) jest liniowa, tzn. (superpozycja): addytywność => f(x+y)=f(x)+f(y) proporcjonalność => f(αx)=αf(x) Natomiast, system nieliniowy to taki, który nie jest liniowy, a zatem nie są spełnione warunki: addytywności i proporcjonalności intuicyjnie => system nieliniowy to taki w przypadku którego zmienne nie mogą być zapisane jako liniowa kombinacja niezależnych komponentów, np. ax+by+...

5 Funkcja / przekształcenie lub mapa - różnica pomiędzy funkcją y=f(x) a równaniem f(x)=0 (Uwaga: niektóre równania mają rozwiązania funkcyjne) - analiza wariacyjna => zamiana f(x) poprzez całkę na wartości y => przekształcenie - f() nie musi być tylko funkcją ale dowolnym przekształceniem jednej przestrzeni na inną X Y=f(X) Y

6 Przykład f(x)=ax addytywność: f(x+y)=a(x+y)=ax+ay=f(x) +f(y) proporcjonalność: f(αx)=αax=αf(x) f(x)=ax+b addytywność: f(x+y)=ax+ay+b f(x)+f(y) proporcjonalność: f(αx)=aαx+b αf(x) f(x)=ax2+bx addytywność: f(x+y)=a(x+y)2+b(x+y) f(x) +f(y) proporcjonalność: f(αx)=a(αx)2+bαx αf(x)

7 Uwagi - liniowość W przypadku ogólnym, x nie jest tylko liczbą ale może być także wektorem [x] Pojęcie liniowości dotyczy nie tylko operatorów liniowych (dodawania, mnożenie) ale także pochodnych jako operatora różniczkowania, itp. Algebra liniowa jest działem matematyki, który zajmuje się wektorami, przekształceniami liniowymi i układami równań liniowych

8 Uwagi - inne Operacje liniowe są najprostszym przypadkiem analizy matematycznej i są naturalne w tzw. matematyce stosowanej np. w odniesieniu do inżynierii Szacuje się, że 75% problemów inżynierskich i naukowych może być opisanych liniowymi układami równań Słowo liniowy pochodzi od słowa łacińskiego linearis, co oznacza skonstruowany z linii

9 Funkcja a równanie Funkcja opisuje zależność, która dla wartości zmiennych niezależnych (wejście x) wyznacza wartości zmiennych zależnych (y wyjście). funkcja przypisuje unikalną wartość y dla każdej wartości x zapis y=f(x) oznacza, że funkcja o nazwie f posiada wejście o nazwie x i wyjście o nazwie y Równanie: wyrażenie, które jest równe po obu stronach znaku równości, opisuje miejsca zerowe (inaczej pierwiastki) funkcji f(x)=0

10 Przykład Funkcja: f(x)=mx-a, np. f(x)=2x-2 Równanie: mx-a=0 lub mx=a np. 2x-2=0 => pierwiastek x=1

11 Równania W matematyce równaniem określamy równość ("="), które zawiera jedną lub więcej zmiennych: u, v, x, y, t,... Rozwiązanie równania polega na poszukiwaniu takich wartości zmiennej lub zmiennych, które spełniają równość, np.: x2+y2=r2 Rodzaje równań: algebraiczne, np. wielomianowe (kwadratowe, liniowe,...), itp. funkcyjne (tj. rozwiązanie w postaci funkcji), np. różniczkowe (rzędu pierwszego, drugiego, ), całkowe, itp. geometryczne

12 Równania różniczkowe Równania różniczkowe są opisane równaniem ogólnym, np. w przypadku równań rzędu drugiego, jako: F(x,y,u,ux,uy,uxx,uyy,uxy)=0 gdzie x i y są traktowane jako zmienne niezależne, a u jest traktowana jako zmienna zależna, a ux ( u/ x)i uy ( u/ y) pochodnymi cząstkowymi Rozwiązaniem równania różniczkowego jest funkcja => równanie funkcyjne: u=f(x,y) Równania różniczkowe opisują zależność pomiędzy zmienną zależną u a jej pochodnym ux, np.: ux=u+1

13 Rodzaje równań różniczkowych Równania różniczkowe należą do równań funkcyjnych, tzn. mają rozwiązanie w postaci funkcji u=f(x,y) Klasyfikacja: zwyczajne (ODE ordinary differential equations) => szukamy funkcji jednej zmiennej: ux=0 cząstkowe (PDE partial differential equations) => szukamy funkcji wielu zmiennych: uxy=0 rząd: pierwszy, drugi: ux, uxx

14 Zastosowanie w fizyce Równania różniczkowe opisują zależność zmiennych/funkcji i ich pochodnych, np. ux+u=0 gdzie zmienne/funkcje u reprezentują wielkości fizyczne a pochodne ux reprezentują szybkości ich zmian, a równanie definiuje relacje między nimi. Relacje takie są bardzo powszechne w fizyce i odgrywają znaczącą rolę w wielu dziedzinach: inżynieria, fizyka, itp. Równania różniczkowe można sklasyfikować wg pewnych "klasycznych" grup/klas, np.: ux+uy=0 => równanie transportu uxx+uyy=0 => równanie Laplace'a utt+uxx+u3=0 => równanie falowe ut+i*uxx=0 => mechanika kwantowa itp.

15 Przykład Problem "Drapieżnik i Ofiara" - z matematycznego punktu widzenia problem ten można opisać: układem dwóch równań różniczkowych równania posiadają dwie zmienne zależne i mają charakter sprzężony i zależny od czasu szybkość zmian liczby drapieżników zależy od liczby drapieżników i ofiar szybkość zmian liczby ofiar zależy od liczby ofiar i drapieżników Model został zaproponowany w roku 1926 przez Vito Volterra w celu opisania populacji ryb łowionych w morzu Śródziemnym

16 Właściwości równań Ogólna postać równania => f(x)=c: x może być: liczbą, wektorem, funkcją, itp. Jeżeli C=0 => równanie jednorodne Jeżeli f(x) zawiera różniczkę x' => równanie różniczkowe rozwiązywanie równań => poszukiwanie pierwiastków Równania liniowe i nieliniowe mogę być stosunkowo często rozwiązane analitycznie lub w przypadku braku takich rozwiązań, analizowane metodami numerycznymi, np. równania różniczkowe => modelowanie i symulacje

17 Funkcja a równanie liniowe W matematyce termin funkcja liniowa lub odwzorowanie liniowe odnosi się do dwóch powiązanych ze sobą pojęć: wielomian pierwszego stopnia jednej zmiennej => funkcja liniowa odwzorowanie pomiędzy dwoma przestrzeniami, które zachowuje własności addytywności i proporcjonalności => mapa liniowe Uwagi: funkcja f(x)=mx+b jest odwzorowaniem liniowym tylko wtedy, gdy b=0 równanie f(x)=c jest równaniem liniowym: jeżeli f(x) jest odwzorowaniem liniowym => mx=c jeżeli C=0 => równanie jednorodne funkcja: y= f ( x )=mx+ b równanie: Ax+ By+ C=0

18 Równania nieliniowe Problemy nieliniowe są bardzo istotne w inżynierii, ponieważ większość układów fizycznych występujących w przyrodzie jest nieliniowa Równania nieliniowe są trudne do rozwiązania i prowadzą do ciekawych zjawisk, takich jak chaos i efekt motyla, np. pogoda => małe zmiany w jednej części układu prowadzą do złożonych efektów w całym systemie

19 Nonlinear algebra

20 Równanie nieliniowe - kwadratowe Funkcja kwadratowa jest wielomianem drugiego rzędu => f(x)=ax2+bx+c i posiada jeden lub dwa miejsca zerowe (pierwiastki) w zależności od wartości współczynnika Δ: =b 2 4ac jeżeli Δ<0 => pierwiastki nie są liczbami rzeczywistymi lecz urojonymi jeżeli Δ=0 => jeden (podwójny) pierwiastek jeżeli Δ>0 => dwa pierwiastki Równanie kwadratowe => ax2+bx+c=0, gdzie a 0 jeżeli a=0 => równanie liniowe bx+c=0 rozwiązanie równania kwadratowego => pierwiastki f(x)=ax2+bx+c ponieważ są rozwiązaniem równania f(x)=0 if 0 b x1 = 2a b x2 = 2a

21 Równanie nieliniowe - sześcienne Funkcja sześcienna jest wielomianem trzeciego rzędu => f(x)=ax3+bx2+cx+d: pochodna funkcji sześciennej jest wielomianem drugiego rzędu całka funkcji sześciennej jest wielomianem czwartego rzędu f x =0 ax 3 bx 2 cx d =0 Równanie sześcienne => ƒ(x)=0; gdzie a 0; posiada przynajmniej jeden pierwiastek, który jest liczbą rzeczywistą, w zależności od wartości współczynnika Δ: jeżeli Δ>0, trzy pierwiastki rzeczywiste jeżeli Δ=0, pierwiastek rzeczywisty jeżeli Δ<0, jeden pierwiastek rzeczywisty i dwa zespolone =18 a b c d 4 b d b c 4 a c 27 a d 2

22 Miejsca zerowe dowolnej f(x) - uwagi Pierwiastki funkcji f(x) => f(x)=0 f x i f x j 0 Jeżeli f(x) jest ciągła i zmienia znak to wówczas posiada przynajmniej jeden pierwiastek pomiędzy punktami xi i xj Możliwości: jeżeli f(x) nie zmienia znaku pomiędzy dwoma punktami to pierwiastki mogą występować jeżeli f(x) zmienia znak pomiędzy dwoma punktami to wówczas może być więcej niż jeden pierwiastek Metody poszukiwania pierwiastków: metoda bisekcji metoda Newtona

23 Metod bisekcji Metoda polega na wielokrotnym zawężaniu / podziale przedziału w którym znajduje się pierwiastek Algorytm: wybierz punkty startowe xi i xj tak, aby funkcja f(x) zmieniała znak, tzn. f(xi)*f(xj)<0 oszacuj położenie miejsca zerowego funkcji jako punkt środkowy xm sprawdź warunki: jeżeli f(xi) f(xm)<0 => zerowe jest pomiędzy xixj=> xi=xi; xj=xm jeżeli f(xi) f(xm)>0 => zerowe jest pomiędzy xixj=> xi=xm ; xj=xj jeżeli f(xi) f(xm)=0 => zerowe jest w xm=> algorytm x j x i xm= oszacuj nowe położenia miejsca zerowego xm i 2 wyznacz wartość błędu względnego εa new old x m x m porównaj wartość błędu względnego εa a= 100 % new wartością założoną εs, jako kryterium xm zakończenia algorytmu iteracyjnego

24 Metoda bisekcji - uwagi Zalety: zawsze jest zbieżna założenie => przedział poszukiwania jest zawsze dzielony na połowę po każdej iteracji Wady: zbiega się stosunkowo wolno jeżeli punkt początkowy znajduje się blisko miejsca zerowego, wówczas zbieżność jest wolna Problemy: jeżeli f(x) dotyka osi x, wówczas algorytm będzie miał problem z określeniem punktów startowych jeżeli f(x) zmienia znak ale pierwiastki nie występują

25 Metoda Newtona Przyjmuje się, że jest to jedna z najlepszych metod poszukiwania miejsc zerowych funkcji f(x) Algorytm: wyznacz f'(x) metodą symboliczną lub numeryczną: AB tan = AC f x f ' x = x i 1 x i symbolicznie => jeden punkt startowy numerycznie => dwa punkty startowe przyjmij wartość początkową pierwiastka xi a następnie korzystając z pochodnej wyznacz położenie xi+1 f'(x)<0 => funkcja malejąca f'(x)>0 => funkcja rosnąca oszacuj wartość błędu względnego εa porównaj wartość błędu εa z wartością założoną jako kryterium końca obliczeń εs f ( xi ) x i + 1= x i f ' ( x i) x i + 1 x i εa = 100 % xi + 1

26 Metoda Newtona - przykład Metoda analityczna f'(x): f(x)=x3+x-1 f'(x)=3x2+1 Metoda numeryczna f'(x): f(x)=x-2sin(x) x0=2.0, x1=1.9 n f ( xn ) x n + 1=x n f ' ( xn ) n xn xn+1 e , , , x n x n 1 x n + 1=x n f ( x n ) f ( x n) f ( x n 1 ) xn-1 xn xn+1 e=xn+1-xn , ,

27 Metoda Newtona - uwagi Zalety: bardzo szybka zbieżność(zależność kwadratowa) wymaga jednego lub dwóch punktów startowych Wady: duża rozbieżność w przypadku płaskich funkcji => jeżeli punkt z iteracji znajduje się w płaskim przedziale funkcji f(x), położenie kolejnego punktu może wypaść daleko od punktu zerowego Problemy: dzielenie przez zero => jeżeli mianownik jest równy 0 oscylacje w pobliżu lokalnego minimum lub maksimum => tzw. przeskakiwanie pierwiastka

28 Układ równań liniowych Dwa podstawowe problemy: rozwiązanie układu równań typu: [A][x]=[b] poszukiwanie wartości i wektorów własnych Metody rozwiązywania: klasyczne metody matematyczne bazują na macierzy odwrotnej, tzw. metoda Cramera => prosta ale mało efektywna w przypadku metod numerycznych korzysta się z metod interpolacji i aproksymacji opartych na funkcjach liniowych w przypadku rozwiązywania równań różniczkowych korzysta się z metody różnic skończonych W fizyce, liniowość jest ważną własnością równań różniczkowych, np. równania Maxwella, itp. => jeśli dwie funkcje f(x) i g(x) są rozwiązaniem równania, to ich suma f(x)+g(x) jest również rozwiązaniem równania, tzw. skalowalność rozwiązań

29 Przykład Równanie Laplace'a: J. f(x) => rozwiązanie J. równanie liniowe => f(ax)=af(x) f(x+y)=f(x)+f(y) div( j)=0 div( ρ grad (V (x, y, z)))=0 2 V (x, y, z)=0

30 Uwaga Jeżeli rozwiązanie dla skali x to także dla skali ax

31 Wartości i wektory własne Opisuje odwzorowanie między przestrzeniami liniowymi zachowując ich strukturę: A[ x ]= [ x ] dotyczy takich działań jak dodawania i mnożenia przez skalar wartości własne λ i wektory własne x Poszukiwanie wartości własnych jest typowym problemem w inżynierii, np. wibracje, rezonans (harmoniczne), itp. f [Hz]

32 Przykład - muzyka Harmonia: chór oktawy (f / 2f / 3f, itp.) niezależnie od miejsca i czasu?!

33 Podstawowe pojęcia W matematyce układy równań liniowych (lub system liniowy) to zbiór równań liniowych zawierający jednakowe zmienne xi Najprostszym przykładem układu równań liniowych jest system składający się z dwóch równań i dwóch zmiennych x1 i x2 a 11 Ogólny układ równań liniowych a 21 zawiera m równań liniowych a m1 oraz n niewiadomych [ a 11 x 1 a12 x 2 =b 1 a21 x 1 a22 x 2 =b 2 wówczas : A x =b [ a 11 a 21 a12 a 22 a m2 wówczas : a 12 x 1 b = 1 a 22 x 2 b2 ][ ] [ ] a 1n a 2n a mn x 1 b1 x 2 = b2 x n bm ][ ] [ ]

34 Przykład Możliwe rozwiązania: nieskończenie wiele jedno brak Interpretacja geometryczna: w przypadku przestrzeni dwuwymiarowej każde równania liniowe opisuje linię/prostą na płaszczyźnie xy i zbiór rozwiązań jako przecięcia tych prostych => linii, punkt lub zbiór pusty w przypadku przestrzeni trójwymiarowej każde równanie opisuje płaszczyznę i zbiór rozwiązaniem jako przecięcia tych płaszczyzn => płaszczyzna, linii, punkt lub zbiór pusty w przypadku przestrzeni n-wymiarowej każde z równań liniowych określa płaszczyznę i zestaw rozwiązań jako przecięcie się tych płaszczyzn x y= 1 3x y=9 wówczas : x, y = 2,3

35 Właściwości Zachowanie systemu liniowego jest definiowanie jako relacja pomiędzy liczbą równań m i liczbą niewiadomych n, tzn. A[xn]=[bm], zazwyczaj: jeżeli m<n => nieskończona liczba rozwiązań, taki układ jest zdefiniowany jako nieokreślony jeżeli m=n => pojedyncze rozwiązanie jeżeli m>n => brak rozwiązań, taki układ jest zdefiniowany jako nadokreślony Algorytmy rozwiązywania układu równań liniowych: małe układy => metody analityczne: eliminacja zmiennych, redukcja wierszy, metoda Cramera, tj. wyznaczników, etc. duże układy => metody numeryczne: Metoda Gaussa, metody iteracyjne oparte na odgadywaniu rozwiązania i następnie aproksymacji lub interpolacji, itp. Układ jednorodny => b=0, tzn. A[x]=0

36 Metoda Cramera Metoda/wzory Cramera opublikowane w 1750 przez szwajcarskiego matematyka Gabriela Cramera opisują sposób rozwiązywania układu n równań liniowych z n niewiadomymi [ a 11 a 21 a 31 a n1 a12 a 22 a 32 a n2 a13 a 23 a33 an3 a1n a2n a3n a nn x1 b1 x2 b2 x 3 = b3 xn bn ][ ] [ ] det A1 x 1= det A det A1 x 1= det A det An xn = det A gdzie Ai oznacza macierz otrzymaną przez zamianę w macierzy A i-tej kolumny na kolumnę wyrazów wolnych bi danego układu równań

37 Metoda Gaussa Metoda Gaussa jest algorytmem pozwalającym na optymalne rozwiązywania układów równań liniowych Metoda Gaussa składa się z dwóch części: eliminacji => celem jest przekształcenie układu równań liniowych do postaci macierzy trójkątnej za pomocą elementarnych operacji matematycznych podstawienie => celem jest powrót do stanu pierwotnego rozwiązując układ począwszy od ostatniego wiersza [ a 11 a 21 a 31 a n1 a12 a 22 a 32 a n2 a13 a 23 a33 an3 a1n a2n a3n a nn eliminacja [ a11 a 12 a 13 1 a 1n 1 a 2n a 22 a a 33 a 3n 0 0 a n 1 nn x1 b1 x2 b2 x 3 = b3 xn bn ][ ] [ ] ][ ] [ ] b1 x1 1 b2 x2 x 3 = b 23 xn bnn 1 podstawienie xn = b n 1 n a n 1 nn ; etc.

38 Eliminacja Algorytm: krok 1 => równanie 1 dzielimy przez współczynnik a11 i mnożymy przez współczynnik a21 krok 2 => odejmujemy wynik od równania 2 powtarzamy procedurę (n-1) razy dla kolejnych wierszy [ a 11 a 21 a 31 a n1 a12 a 22 a 32 a n2 a13 a 23 a33 an3 a1n a2n a3n a nn x1 b1 x2 b2 x 3 = b3 xn bn ][ ] [ ] krok 1 a 21 a x a x a x a 1n x n =b1 a a a a a a 21 x1 21 a12 x 2 21 a13 x 3 21 a1n x n= 21 b1 a11 a11 a 11 a 11 [ ] krok 2 a21 x 1 a22 x 2 a 23 x 3 a 2n x n =b 2 a 21 a 21 a 21 a 21 a21 x 1 a x a x a x= b a a a 11 1n n a x 1 a22 x 2 a23 x 3 a2n x n =b 2

39 Podstawienie Celem jest wykorzystanie wstecznego podstawienia tak, aby znaleźć rozwiązanie dla całego układu, począwszy od ostatniego wiersza Algorytm: krok 1 => należy wyznaczyć wartość xn powtórzyć procedurę (n-1) razy dla następnego wiersza [ a11 a 12 a 13 1 a 1n 1 a 2n a 22 a a 33 a 3n 0 0 a n 1 nn b1 x1 1 b2 x2 x 3 = b 23 xn bnn 1 ][ ] [ ] krok 1 n 1 x n= bn a n 1 nn then: b xi = i 1 i n j=i 1 i 1 ii a i 1 a ij x j ; i =n 1,,1

40 Przykład [ x x 2 = x ][ ] [ ] eliminacja [ x x 2 = x ][ ] [ ] podstawienie x3 = = x 2=... x 1=...

41 Uwagi Szybkość => metoda Gaussa rozwiązania układu n równań liniowych wymaga następującej liczby operacji: operacje związane z eliminacją: n2/2 n/2 : dzielenie i odejmowanie n3/3 n/3 : mnożenie i dodawanie operacje związane z podstawieniem: n2/2 n/2 : mnożenie i odejmowanie n : dzielenie Niestabilność => istotne jest, aby unikać dzielenia przez małe liczby, ponieważ może to prowadzić do dużych błędów obliczeń, tzw. small pivot

42 Przykład Macierz wymagałaby: operacji związanych z eliminacją operacji związanych z podstawieniem Small pivout => prowadzi do: niepewności wyniku w związku ze zbliżaniem się dzielnika do 0, szczególnie w przypadku obliczeń komputerowych jeżeli dla działania a/b dzielnik b dąży to 0 to wynik dąży do nieskończoności E E-2 1E-4 1E-6 1E Small pivout

43 Dzielenie przez 0 Dlaczego nie można dzielić przez 0? a/0 =? Jeżeli nie można dzielić przez 0 to dlaczego można dzielić przez liczby bliskie 0, np.? a/1e-32 =? Jaki wynik otrzymujemy, gdy dzielimy przez liczbę bliską 0? => błędy obliczeniowe

44 Metoda iteracyjna Znana jako metoda Gaussa-Seidela Podstawowe procedury: wyznaczyć algebraicznie równanie liniowe dla każdej zmiennej xi należy przyjąć punkt startowy [x] rozwiązać dla każdego xi a następnie powtórzyć procedurę iteracyjnie oszacować błąd po każdej iteracji, tzn. czy znajduje się w zadanych granicach Uwagi: metoda pozwala użytkownikowi na kontrolę błędu rozwiązania jeżeli fizyka problemu jest zrozumiała, można próbować odgadnąć rozwiązanie, co pozwala na znaczne ograniczenie liczby iteracji n b i xi = j=1, j i a ii a ij x j ; i=1,, n punkt startowy x1 [ x ]= x 2 xn [] oszacowanie błędu x new x old i i a i= 100 new xi

45 Wnioski Równania i układy równań liniowych i nieliniowych są najbardziej rozpowszechnionym problemem w zastosowaniach inżynierskich 75% problemów inżynierskich metody rozwiązania można przedstawić w postaci prostych algorytmów Umiejętność rozwiązywania liniowych i nieliniowych układów równań jest podstawowym warunkiem zaawansowanej analizy numerycznej thick-film resistor substrate [ a 11 a 21 a 31 a n1 a12 a 22 a 32 a n2 a13 a 23 a33 an3 a1n a2n a3n a nn x1 b1 x2 b2 x 3 = b3 xn bn ][ ] [ ]

46 Układy nieliniowe W inżynierii wszystkie układy są nieliniowe a warunek liniowości wiąże się z wieloma założeniami upraszczającymi, np.: żadna ze zmiennych układu nie podlega ograniczeniom przykład operacji nieliniowych => iloczyny lub potęgi zmiennych a dodatkowo współczynniki równań mogą zależeć od zmiennych układy nieliniowe mają także pewien zakres liniowy równania liniowe są łatwe w analizie i w obliczeniach za najbardziej ogólną postać opisu układów równań nieliniowych można uznać równania różniczkowe Uwagi: nie istnieje ogólna analityczna metoda rozwiązywania układów nieliniowych nie można również stosować aparatu pojęciowego związanego z przekształceniem Laplace'a => charakterystyki czasowe i częstotliwościowe nie istnieją wartości własne istnieją metody analityczne rozwiązywania tylko niektórych typów równań nieliniowych, a głównie stosuje się metody numeryczne

47 Przykład - wahadło Siła działająca na kulkę: F =m a= m g sin a= g sin Przyspieszenie kulki liczone wg drogi s: 2 2 d s d l a= 2 = dt dt 2 Zatem równanie ruchu: 2 d l g sin =0 2 dt Liniowe Nieliniowe

48 Dziękuję za uwagę

Równania i układy równań liniowych i nieliniowych. Artur Wymysłowski, prof. PWr.

Równania i układy równań liniowych i nieliniowych. Artur Wymysłowski, prof. PWr. Równania i układy równań liniowych i nieliniowych Artur Wymysłowski, prof. PWr. Plan wykładu Przypomnienie ostatniego wykładu (różniczkowanie i całkowanie numeryczne + zastosowania) Układy i systemy liniowe

Bardziej szczegółowo

Wprowadzenie Metoda bisekcji Metoda regula falsi Metoda siecznych Metoda stycznych RÓWNANIA NIELINIOWE

Wprowadzenie Metoda bisekcji Metoda regula falsi Metoda siecznych Metoda stycznych RÓWNANIA NIELINIOWE Transport, studia niestacjonarne I stopnia, semestr I Instytut L-5, Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Krakowska Ewa Pabisek Adam Wosatko Postać ogólna równania nieliniowego Zazwyczaj nie można znaleźć

Bardziej szczegółowo

1 Równania nieliniowe

1 Równania nieliniowe 1 Równania nieliniowe 1.1 Postać ogólna równania nieliniowego Często występującym, ważnym problemem obliczeniowym jest numeryczne poszukiwanie rozwiązań równań nieliniowych, np. algebraicznych (wielomiany),

Bardziej szczegółowo

Rozwiązywanie równań nieliniowych i ich układów. Wyznaczanie zer wielomianów.

Rozwiązywanie równań nieliniowych i ich układów. Wyznaczanie zer wielomianów. Rozwiązywanie równań nieliniowych i ich układów. Wyznaczanie zer wielomianów. Plan wykładu: 1. Wyznaczanie pojedynczych pierwiastków rzeczywistych równań nieliniowych metodami a) połowienia (bisekcji)

Bardziej szczegółowo

Metody numeryczne Wykład 4

Metody numeryczne Wykład 4 Metody numeryczne Wykład 4 Dr inż. Michał Łanczont Instytut Elektrotechniki i Elektrotechnologii E419, tel. 4293, m.lanczont@pollub.pl, http://m.lanczont.pollub.pl Zakres wykładu Metody skończone rozwiązywania

Bardziej szczegółowo

Metody numeryczne Wykład 7

Metody numeryczne Wykład 7 Metody numeryczne Wykład 7 Dr inż. Michał Łanczont Instytut Elektrotechniki i Elektrotechnologii E419, tel. 4293, m.lanczont@pollub.pl, http://m.lanczont.pollub.pl Plan wykładu Rozwiązywanie równań algebraicznych

Bardziej szczegółowo

5. Rozwiązywanie układów równań liniowych

5. Rozwiązywanie układów równań liniowych 5. Rozwiązywanie układów równań liniowych Wprowadzenie (5.1) Układ n równań z n niewiadomymi: a 11 +a 12 x 2 +...+a 1n x n =a 10, a 21 +a 22 x 2 +...+a 2n x n =a 20,..., a n1 +a n2 x 2 +...+a nn x n =a

Bardziej szczegółowo

1 Metody rozwiązywania równań nieliniowych. Postawienie problemu

1 Metody rozwiązywania równań nieliniowych. Postawienie problemu 1 Metody rozwiązywania równań nieliniowych. Postawienie problemu Dla danej funkcji ciągłej f znaleźć wartości x, dla których f(x) = 0. (1) 2 Przedział izolacji pierwiastka Będziemy zakładać, że równanie

Bardziej szczegółowo

Metody numeryczne I Równania nieliniowe

Metody numeryczne I Równania nieliniowe Metody numeryczne I Równania nieliniowe Janusz Szwabiński szwabin@ift.uni.wroc.pl Metody numeryczne I (C) 2004 Janusz Szwabiński p.1/66 Równania nieliniowe 1. Równania nieliniowe z pojedynczym pierwiastkiem

Bardziej szczegółowo

Układy równań liniowych. Krzysztof Patan

Układy równań liniowych. Krzysztof Patan Układy równań liniowych Krzysztof Patan Motywacje Zagadnienie kluczowe dla przetwarzania numerycznego Wiele innych zadań redukuje się do problemu rozwiązania układu równań liniowych, często o bardzo dużych

Bardziej szczegółowo

2.1. Postać algebraiczna liczb zespolonych Postać trygonometryczna liczb zespolonych... 26

2.1. Postać algebraiczna liczb zespolonych Postać trygonometryczna liczb zespolonych... 26 Spis treści Zamiast wstępu... 11 1. Elementy teorii mnogości... 13 1.1. Algebra zbiorów... 13 1.2. Iloczyny kartezjańskie... 15 1.2.1. Potęgi kartezjańskie... 16 1.2.2. Relacje.... 17 1.2.3. Dwa szczególne

Bardziej szczegółowo

ROZWIĄZYWANIE RÓWNAŃ NIELINIOWYCH

ROZWIĄZYWANIE RÓWNAŃ NIELINIOWYCH Transport, studia I stopnia Instytut L-5, Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Krakowska Ewa Pabisek Adam Wosatko Postać ogólna równania nieliniowego Często występującym, ważnym problemem obliczeniowym

Bardziej szczegółowo

Układy równań i równania wyższych rzędów

Układy równań i równania wyższych rzędów Rozdział Układy równań i równania wyższych rzędów Układy równań różniczkowych zwyczajnych Wprowadzenie W poprzednich paragrafach zajmowaliśmy się równaniami różniczkowymi y = f(x, y), których rozwiązaniem

Bardziej szczegółowo

Elementy rachunku różniczkowego i całkowego

Elementy rachunku różniczkowego i całkowego Elementy rachunku różniczkowego i całkowego W paragrafie tym podane zostaną elementarne wiadomości na temat rachunku różniczkowego i całkowego oraz przykłady jego zastosowania w fizyce. Małymi literami

Bardziej szczegółowo

Rozwiązywanie równań nieliniowych

Rozwiązywanie równań nieliniowych Rozwiązywanie równań nieliniowych Marcin Orchel 1 Wstęp Przykłady wyznaczania miejsc zerowych funkcji f : f(ξ) = 0. Wyszukiwanie miejsc zerowych wielomianu n-tego stopnia. Wymiar tej przestrzeni wektorowej

Bardziej szczegółowo

WYKŁADY Z MATEMATYKI DLA STUDENTÓW UCZELNI EKONOMICZNYCH

WYKŁADY Z MATEMATYKI DLA STUDENTÓW UCZELNI EKONOMICZNYCH WYKŁADY Z MATEMATYKI DLA STUDENTÓW UCZELNI EKONOMICZNYCH Pod redakcją Anny Piweckiej Staryszak Autorzy poszczególnych rozdziałów Anna Piwecka Staryszak: 2-13; 14.1-14.6; 15.1-15.4; 16.1-16.3; 17.1-17.6;

Bardziej szczegółowo

METODY NUMERYCZNE. wykład. konsultacje: wtorek 10:00-11:30 środa 10:00-11:30. dr inż. Grażyna Kałuża pokój

METODY NUMERYCZNE. wykład. konsultacje: wtorek 10:00-11:30 środa 10:00-11:30. dr inż. Grażyna Kałuża pokój METODY NUMERYCZNE wykład dr inż. Grażyna Kałuża pokój 103 konsultacje: wtorek 10:00-11:30 środa 10:00-11:30 www.kwmimkm.polsl.pl Program przedmiotu wykład: 15 godzin w semestrze laboratorium: 30 godzin

Bardziej szczegółowo

UKŁADY RÓWNAŃ LINIOWYCH - Metody dokładne

UKŁADY RÓWNAŃ LINIOWYCH - Metody dokładne UKŁADY RÓWNAŃ LINIOWYCH - Metody dokładne Układy równań liniowych Rozpatruje się układ n równań liniowych zawierających n niewiadomych: a11x1 a12x2... a1nxn b1 a21x1 a22x2... a2nxn b2... an 1x1 an2x2...

Bardziej szczegółowo

a 11 a a 1n a 21 a a 2n... a m1 a m2... a mn x 1 x 2... x m ...

a 11 a a 1n a 21 a a 2n... a m1 a m2... a mn x 1 x 2... x m ... Wykład 15 Układy równań liniowych Niech K będzie ciałem i niech α 1, α 2,, α n, β K. Równanie: α 1 x 1 + α 2 x 2 + + α n x n = β z niewiadomymi x 1, x 2,, x n nazywamy równaniem liniowym. Układ: a 21 x

Bardziej szczegółowo

Bardzo łatwa lista powtórkowa

Bardzo łatwa lista powtórkowa Analiza numeryczna, II rok inf., WPPT- 12 stycznia 2008 Terminy egzaminów Przypominam, że egzaminy odbędą się w następujących terminach: egzamin podstawowy: 30 stycznia, godz. 13 15, C-13/1.31 egzamin

Bardziej szczegółowo

PODSTAWY AUTOMATYKI. MATLAB - komputerowe środowisko obliczeń naukowoinżynierskich - podstawowe operacje na liczbach i macierzach.

PODSTAWY AUTOMATYKI. MATLAB - komputerowe środowisko obliczeń naukowoinżynierskich - podstawowe operacje na liczbach i macierzach. WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I AUTOMATYKI Katedra Inżynierii Systemów Sterowania PODSTAWY AUTOMATYKI MATLAB - komputerowe środowisko obliczeń naukowoinżynierskich - podstawowe operacje na liczbach i macierzach.

Bardziej szczegółowo

Zagadnienia na egzamin poprawkowy z matematyki - klasa I 1. Liczby rzeczywiste

Zagadnienia na egzamin poprawkowy z matematyki - klasa I 1. Liczby rzeczywiste Zagadnienia na egzamin poprawkowy z matematyki - klasa I 1. Liczby rzeczywiste Liczby naturalne Liczby całkowite. Liczby wymierne Liczby niewymierne Rozwinięcie dziesiętne liczby rzeczywistej Pierwiastek

Bardziej szczegółowo

SIMR 2016/2017, Analiza 2, wykład 1, Przestrzeń wektorowa

SIMR 2016/2017, Analiza 2, wykład 1, Przestrzeń wektorowa SIMR 06/07, Analiza, wykład, 07-0- Przestrzeń wektorowa Przestrzeń wektorowa (liniowa) - przestrzeń (zbiór) w której określone są działania (funkcje) dodawania elementów i mnożenia elementów przez liczbę

Bardziej szczegółowo

Lista. Algebra z Geometrią Analityczną. Zadanie 1 Przypomnij definicję grupy, które z podanych struktur są grupami:

Lista. Algebra z Geometrią Analityczną. Zadanie 1 Przypomnij definicję grupy, które z podanych struktur są grupami: Lista Algebra z Geometrią Analityczną Zadanie 1 Przypomnij definicję grupy, które z podanych struktur są grupami: (N, ), (Z, +) (Z, ), (R, ), (Q \ {}, ) czym jest element neutralny i przeciwny w grupie?,

Bardziej szczegółowo

Metody numeryczne II. Układy równań liniowych

Metody numeryczne II. Układy równań liniowych Metody numeryczne II. Układy równań liniowych Oleksandr Sokolov Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UMK (2016/17) http://fizyka.umk.pl/~osokolov/mnii/ Układ równań liniowych Układem równań

Bardziej szczegółowo

Wstęp do metod numerycznych Rozwiazywanie równań algebraicznych. P. F. Góra

Wstęp do metod numerycznych Rozwiazywanie równań algebraicznych. P. F. Góra Wstęp do metod numerycznych Rozwiazywanie równań algebraicznych P. F. Góra http://th-www.if.uj.edu.pl/zfs/gora/ 2010 Co to znaczy rozwiazać równanie? Przypuśmy, że postawiono przed nami problem rozwiazania

Bardziej szczegółowo

Próbny egzamin z matematyki dla uczniów klas II LO i III Technikum. w roku szkolnym 2012/2013

Próbny egzamin z matematyki dla uczniów klas II LO i III Technikum. w roku szkolnym 2012/2013 Próbny egzamin z matematyki dla uczniów klas II LO i III Technikum w roku szkolnym 2012/2013 I. Zakres materiału do próbnego egzaminu maturalnego z matematyki: 1) liczby rzeczywiste 2) wyrażenia algebraiczne

Bardziej szczegółowo

Wstęp do analizy matematycznej

Wstęp do analizy matematycznej Wstęp do analizy matematycznej Andrzej Marciniak Zajęcia finansowane z projektu "Rozwój i doskonalenie kształcenia na Politechnice Poznańskiej w zakresie technologii informatycznych i ich zastosowań w

Bardziej szczegółowo

Wykład 5. Metoda eliminacji Gaussa

Wykład 5. Metoda eliminacji Gaussa 1 Wykład 5 Metoda eliminacji Gaussa Rozwiązywanie układów równań liniowych Układ równań liniowych może mieć dokładnie jedno rozwiązanie, nieskończenie wiele rozwiązań lub nie mieć rozwiązania. Metody dokładne

Bardziej szczegółowo

Równania różniczkowe liniowe wyższych rzędów o stałych współcz

Równania różniczkowe liniowe wyższych rzędów o stałych współcz Równania różniczkowe liniowe wyższych rzędów o stałych współczynnikach Katedra Matematyki i Ekonomii Matematycznej SGH 12 maja 2016 Równanie liniowe n-tego rzędu Definicja Równaniem różniczkowym liniowym

Bardziej szczegółowo

Funkcja kwadratowa. f(x) = ax 2 + bx + c = a

Funkcja kwadratowa. f(x) = ax 2 + bx + c = a Funkcja kwadratowa. Funkcją kwadratową nazywamy funkcję f : R R określoną wzorem gdzie a, b, c R, a 0. f(x) = ax + bx + c, Szczególnym przypadkiem funkcji kwadratowej jest funkcja f(x) = ax, a R \ {0}.

Bardziej szczegółowo

Zagadnienia do małej matury z matematyki klasa II Poziom podstawowy i rozszerzony

Zagadnienia do małej matury z matematyki klasa II Poziom podstawowy i rozszerzony Zagadnienia do małej matury z matematyki klasa II Poziom podstawowy i rozszerzony Uczeń realizujący zakres rozszerzony powinien również spełniać wszystkie wymagania w zakresie poziomu podstawowego. Zakres

Bardziej szczegółowo

Układy równań liniowych i metody ich rozwiązywania

Układy równań liniowych i metody ich rozwiązywania Układy równań liniowych i metody ich rozwiązywania Łukasz Wojciechowski marca 00 Dany jest układ m równań o n niewiadomych postaci: a x + a x + + a n x n = b a x + a x + + a n x n = b. a m x + a m x +

Bardziej szczegółowo

UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ LINIOWYCH

UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ LINIOWYCH Transport, studia niestacjonarne I stopnia, semestr I Instytut L-5, Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Krakowska Ewa Pabisek Adam Wosatko Postać układu równań liniowych Układ liniowych równań algebraicznych

Bardziej szczegółowo

Program zajęć pozalekcyjnych z matematyki poziom rozszerzony- realizowanych w ramach projektu Przez naukę i praktykę na Politechnikę

Program zajęć pozalekcyjnych z matematyki poziom rozszerzony- realizowanych w ramach projektu Przez naukę i praktykę na Politechnikę Program zajęć pozalekcyjnych z matematyki poziom rozszerzony- realizowanych w ramach projektu Przez naukę i praktykę na Politechnikę 1. Omówienie programu. Zaznajomienie uczniów ze źródłami finansowania

Bardziej szczegółowo

Z52: Algebra liniowa Zagadnienie: Zastosowania algebry liniowej Zadanie: Operatory różniczkowania, zagadnienie brzegowe.

Z52: Algebra liniowa Zagadnienie: Zastosowania algebry liniowej Zadanie: Operatory różniczkowania, zagadnienie brzegowe. Z5: Algebra liniowa Zagadnienie: Zastosowania algebry liniowej Zadanie: Operatory różniczkowania zagadnienie brzegowe Dyskretne operatory różniczkowania Numeryczne obliczanie pochodnych oraz rozwiązywanie

Bardziej szczegółowo

METODY NUMERYCZNE. Wykład 4. Numeryczne rozwiązywanie równań nieliniowych z jedną niewiadomą. prof. dr hab.inż. Katarzyna Zakrzewska

METODY NUMERYCZNE. Wykład 4. Numeryczne rozwiązywanie równań nieliniowych z jedną niewiadomą. prof. dr hab.inż. Katarzyna Zakrzewska METODY NUMERYCZNE Wykład 4. Numeryczne rozwiązywanie równań nieliniowych z jedną niewiadomą prof. dr hab.inż. Katarzyna Zakrzewska Met.Numer. Wykład 4 1 Rozwiązywanie równań nieliniowych z jedną niewiadomą

Bardziej szczegółowo

Funkcja kwadratowa. f(x) = ax 2 + bx + c,

Funkcja kwadratowa. f(x) = ax 2 + bx + c, Funkcja kwadratowa. Funkcją kwadratową nazywamy funkcję f : R R określoną wzorem gdzie a, b, c R, a 0. f(x) = ax 2 + bx + c, Szczególnym przypadkiem funkcji kwadratowej jest funkcja f(x) = ax 2, a R \

Bardziej szczegółowo

MATeMAtyka klasa II poziom rozszerzony

MATeMAtyka klasa II poziom rozszerzony MATeMAtyka klasa II poziom rozszerzony W klasie drugiej na poziomie rozszerzonym realizujemy materiał z klasy pierwszej tylko z poziomu rozszerzonego (na czerwono) oraz cały materiał z klasy drugiej. Rozkład

Bardziej szczegółowo

Wykład 14 i 15. Równania różniczkowe. Równanie o zmiennych rozdzielonych. Definicja 1. Równaniem różniczkowym zwyczajnym rzędu n nazywamy równanie

Wykład 14 i 15. Równania różniczkowe. Równanie o zmiennych rozdzielonych. Definicja 1. Równaniem różniczkowym zwyczajnym rzędu n nazywamy równanie Wykład 14 i 15 Równania różniczkowe Definicja 1. Równaniem różniczkowym zwyczajnym rzędu n nazywamy równanie F (x, y, y, y,..., y (n) ) = 0 (1) gdzie: y = y(x) niewiadoma funkcja zmiennej rzeczywistej

Bardziej szczegółowo

Układy równań liniowych

Układy równań liniowych Układy równań liniowych ozważmy układ n równań liniowych o współczynnikach a ij z n niewiadomymi i : a + a +... + an n d a a an d a + a +... + a n n d a a a n d an + an +... + ann n d n an an a nn n d

Bardziej szczegółowo

Obliczenia Naukowe. Wykład 12: Zagadnienia na egzamin. Bartek Wilczyński

Obliczenia Naukowe. Wykład 12: Zagadnienia na egzamin. Bartek Wilczyński Obliczenia Naukowe Wykład 12: Zagadnienia na egzamin Bartek Wilczyński 6.6.2016 Tematy do powtórki Arytmetyka komputerów Jak wygląda reprezentacja liczb w arytmetyce komputerowej w zapisie cecha+mantysa

Bardziej szczegółowo

W wielu obliczeniach w matematyce bądź fizyce wykonanie niektórych kroków zależy od spełnienia warunku.

W wielu obliczeniach w matematyce bądź fizyce wykonanie niektórych kroków zależy od spełnienia warunku. W wielu obliczeniach w matematyce bądź fizyce wykonanie niektórych kroków zależy od spełnienia warunku. Nie wolno dzielić przez zero i należy sprawdzić, czy dzielna nie jest równa zeru. W dziedzinie liczb

Bardziej szczegółowo

Algebra liniowa. Macierze i układy równań liniowych

Algebra liniowa. Macierze i układy równań liniowych Algebra liniowa Macierze i układy równań liniowych Własności wyznaczników det I = 1, det(ab) = det A det B, det(a T ) = det A. Macierz nieosobliwa Niech A będzie macierzą kwadratową wymiaru n n. Mówimy,

Bardziej szczegółowo

Biotechnologia, Chemia, Chemia Budowlana - Wydział Chemiczny - 1

Biotechnologia, Chemia, Chemia Budowlana - Wydział Chemiczny - 1 Biotechnologia, Chemia, Chemia Budowlana - Wydział Chemiczny - 1 Równania różniczkowe pierwszego rzędu Równaniem różniczkowym zwyczajnym pierwszego rzędu nazywamy równanie postaci (R) y = f(x, y). Najogólniejszą

Bardziej szczegółowo

ROZKŁAD MATERIAŁU DO II KLASY LICEUM (ZAKRES ROZSZERZONY) A WYMAGANIA PODSTAWY PROGRAMOWEJ.

ROZKŁAD MATERIAŁU DO II KLASY LICEUM (ZAKRES ROZSZERZONY) A WYMAGANIA PODSTAWY PROGRAMOWEJ. ROZKŁAD MATERIAŁU DO II KLASY LICEUM (ZAKRES ROZSZERZONY) A WYMAGANIA PODSTAWY PROGRAMOWEJ. LICZBA TEMAT GODZIN LEKCYJNYCH Potęgi, pierwiastki i logarytmy (8 h) Potęgi 3 Pierwiastki 3 Potęgi o wykładnikach

Bardziej szczegółowo

Inżynierskie metody analizy numerycznej i planowanie eksperymentu / Ireneusz Czajka, Andrzej Gołaś. Kraków, Spis treści

Inżynierskie metody analizy numerycznej i planowanie eksperymentu / Ireneusz Czajka, Andrzej Gołaś. Kraków, Spis treści Inżynierskie metody analizy numerycznej i planowanie eksperymentu / Ireneusz Czajka, Andrzej Gołaś. Kraków, 2017 Spis treści Od autorów 11 I. Klasyczne metody numeryczne Rozdział 1. Na początek 15 1.1.

Bardziej szczegółowo

Lista nr 1 - Liczby zespolone

Lista nr 1 - Liczby zespolone Lista nr - Liczby zespolone Zadanie. Obliczyć: a) ( 3 i) 3 ( 6 i ) 8 c) (+ 3i) 8 (i ) 6 + 3 i + e) f*) g) ( 3 i ) 77 ( ( 3 i + ) 3i 3i h) ( + 3i) 5 ( i) 0 i) i ( 3 i ) 4 ) +... + ( 3 i ) 0 Zadanie. Przedstawić

Bardziej szczegółowo

DB Algebra liniowa semestr zimowy 2018

DB Algebra liniowa semestr zimowy 2018 DB Algebra liniowa semestr zimowy 2018 SPIS TREŚCI Teoria oraz większość zadań w niniejszym skrypcie zostały opracowane na podstawie książek: 1 G Banaszak, W Gajda, Elementy algebry liniowej cz I, Wydawnictwo

Bardziej szczegółowo

O MACIERZACH I UKŁADACH RÓWNAŃ

O MACIERZACH I UKŁADACH RÓWNAŃ O MACIERZACH I UKŁADACH RÓWNAŃ Problem Jak rozwiązać podany układ równań? 2x + 5y 8z = 8 4x + 3y z = 2x + 3y 5z = 7 x + 8y 7z = Definicja Równanie postaci a x + a 2 x 2 + + a n x n = b gdzie a, a 2, a

Bardziej szczegółowo

Matematyka 2. Równania różniczkowe zwyczajne rzędu drugiego

Matematyka 2. Równania różniczkowe zwyczajne rzędu drugiego Matematyka 2 Równania różniczkowe zwyczajne rzędu drugiego Równania różniczkowe liniowe rzędu II Równanie różniczkowe w postaci y + a 1 (x)y + a 0 (x)y = f(x) gdzie a 0 (x), a 1 (x) i f(x) są funkcjami

Bardziej szczegółowo

Met Me ody numer yczne Wykład ykład Dr inż. Mic hał ha Łanc Łan zon Instyt Ins ut Elektr Elektr echn iki echn i Elektrot Elektr echn olo echn

Met Me ody numer yczne Wykład ykład Dr inż. Mic hał ha Łanc Łan zon Instyt Ins ut Elektr Elektr echn iki echn i Elektrot Elektr echn olo echn Metody numeryczne Wykład 3 Dr inż. Michał Łanczont Instytut Elektrotechniki i Elektrotechnologii E419, tel. 4293, m.lanczont@pollub.pl, http://m.lanczont.pollub.pl Zakres wykładu Pojęcia podstawowe Algebra

Bardziej szczegółowo

METODY NUMERYCZNE. Wykład 3. Plan. Aproksymacja Interpolacja wielomianowa Przykłady. dr hab.inż. Katarzyna Zakrzewska, prof.agh. Met.Numer.

METODY NUMERYCZNE. Wykład 3. Plan. Aproksymacja Interpolacja wielomianowa Przykłady. dr hab.inż. Katarzyna Zakrzewska, prof.agh. Met.Numer. METODY NUMERYCZNE Wykład 3. dr hab.inż. Katarzyna Zakrzewska, prof.agh Met.Numer. wykład 3 1 Plan Aproksymacja Interpolacja wielomianowa Przykłady Met.Numer. wykład 3 2 1 Aproksymacja Metody numeryczne

Bardziej szczegółowo

dr Mariusz Grządziel 15,29 kwietnia 2014 Przestrzeń R k R k = R R... R k razy Elementy R k wektory;

dr Mariusz Grządziel 15,29 kwietnia 2014 Przestrzeń R k R k = R R... R k razy Elementy R k wektory; Wykłady 8 i 9 Pojęcia przestrzeni wektorowej i macierzy Układy równań liniowych Elementy algebry macierzy dodawanie, odejmowanie, mnożenie macierzy; macierz odwrotna dr Mariusz Grządziel 15,29 kwietnia

Bardziej szczegółowo

ELEMENTY ANALIZY NUMERYCZNEJ ELEMENTY ANALIZY NUMERYCZNEJ. Egzamin pisemny zestaw 1 26 czerwca 2017 roku

ELEMENTY ANALIZY NUMERYCZNEJ ELEMENTY ANALIZY NUMERYCZNEJ. Egzamin pisemny zestaw 1 26 czerwca 2017 roku Egzamin pisemny zestaw czerwca 0 roku Imię i nazwisko:.... ( pkt.) Udowodnić, że jeśli funkcja g interpoluje funkcję f w węzłach x 0, x, K, x n, a funk- cja h interpoluje funkcję f w węzłach x, x, K, x

Bardziej szczegółowo

Metody numeryczne. Równania nieliniowe. Janusz Szwabiński.

Metody numeryczne. Równania nieliniowe. Janusz Szwabiński. Metody numeryczne Równania nieliniowe Janusz Szwabiński szwabin@ift.uni.wroc.pl nm_slides-9.tex Metody numeryczne Janusz Szwabiński 7/1/2003 20:18 p.1/64 Równania nieliniowe 1. Równania nieliniowe z pojedynczym

Bardziej szczegółowo

Zaawansowane metody numeryczne

Zaawansowane metody numeryczne Wykład 11 Ogólna postać metody iteracyjnej Definicja 11.1. (metoda iteracyjna rozwiązywania układów równań) Metodą iteracyjną rozwiązywania { układów równań liniowych nazywamy ciąg wektorów zdefiniowany

Bardziej szczegółowo

x y

x y Przykłady pytań na egzamin końcowy: (Uwaga! Skreślone pytania nie obowiązują w tym roku.). Oblicz wartość interpolacji funkcjami sklejanymi (przypadek (case) a), dla danych i =[- 4 5], y i =[0 4 -]. Jaka

Bardziej szczegółowo

Matematyka stosowana i metody numeryczne

Matematyka stosowana i metody numeryczne Ewa Pabisek Adam Wosatko Piotr Pluciński Matematyka stosowana i metody numeryczne Konspekt z wykładu 6 Rozwiązywanie równań nieliniowych Rozwiązaniem lub pierwiastkiem równania f(x) = 0 lub g(x) = h(x)

Bardziej szczegółowo

Obliczenia iteracyjne

Obliczenia iteracyjne Lekcja Strona z Obliczenia iteracyjne Zmienne iteracyjne (wyliczeniowe) Obliczenia iteracyjne wymagają zdefiniowania specjalnej zmiennej nazywanej iteracyjną lub wyliczeniową. Zmienną iteracyjną od zwykłej

Bardziej szczegółowo

Kubatury Gaussa (całka podwójna po trójkącie)

Kubatury Gaussa (całka podwójna po trójkącie) Kubatury Gaussa (całka podwójna po trójkącie) Całka podwójna po trójkącie Dana jest funkcja dwóch zmiennych f (x, y) ciągła i ograniczona w obszarze trójkątnym D. Wierzchołki trójkąta wyznaczają punkty

Bardziej szczegółowo

METODY NUMERYCZNE. Wykład 4. Numeryczne rozwiązywanie równań nieliniowych z jedną niewiadomą. Rozwiązywanie równań nieliniowych z jedną niewiadomą

METODY NUMERYCZNE. Wykład 4. Numeryczne rozwiązywanie równań nieliniowych z jedną niewiadomą. Rozwiązywanie równań nieliniowych z jedną niewiadomą METODY NUMERYCZNE Wykład 4. Numeryczne rozwiązywanie równań nieliniowych z jedną niewiadomą dr hab.inż. Katarzyna Zakrzewska, prof.agh Met.Numer. Wykład 4 1 Rozwiązywanie równań nieliniowych z jedną niewiadomą

Bardziej szczegółowo

Propozycja szczegółowego rozkładu materiału dla 4-letniego technikum, zakres podstawowy i rozszerzony. Klasa I (90 h)

Propozycja szczegółowego rozkładu materiału dla 4-letniego technikum, zakres podstawowy i rozszerzony. Klasa I (90 h) Propozycja szczegółowego rozkładu materiału dla 4-letniego technikum, zakres podstawowy i rozszerzony (według podręczników z serii MATeMAtyka) Klasa I (90 h) Temat Liczba godzin 1. Liczby rzeczywiste 15

Bardziej szczegółowo

Wybrane metody przybliżonego. wyznaczania rozwiązań (pierwiastków) równań nieliniowych

Wybrane metody przybliżonego. wyznaczania rozwiązań (pierwiastków) równań nieliniowych Wykład trzeci 1 Wybrane metody przybliżonego wyznaczania rozwiązań pierwiastków równań nieliniowych 2 Metody rozwiązywania równań nieliniowych = 0 jest unkcją rzeczywistą zmiennej rzeczywistej Rozwiązanie

Bardziej szczegółowo

Matematyka dla studentów ekonomii : wykłady z ćwiczeniami/ Ryszard Antoniewicz, Andrzej Misztal. Wyd. 4 popr., 6 dodr. Warszawa, 2012.

Matematyka dla studentów ekonomii : wykłady z ćwiczeniami/ Ryszard Antoniewicz, Andrzej Misztal. Wyd. 4 popr., 6 dodr. Warszawa, 2012. Matematyka dla studentów ekonomii : wykłady z ćwiczeniami/ Ryszard Antoniewicz, Andrzej Misztal. Wyd. 4 popr., 6 dodr. Warszawa, 2012 Spis treści Przedmowa 9 CZĘŚĆ I. WSTĘP DO MATEMATYKI 11 Wykład 1. Rachunek

Bardziej szczegółowo

φ(x 1,..., x n ) = a i x 2 i +

φ(x 1,..., x n ) = a i x 2 i + Teoria na egzamin z algebry liniowej Wszystkie podane pojęcia należy umieć określić i podać pprzykłady, ewentualnie kontrprzykłady. Ponadto należy znać dowody tam gdzie to jest zaznaczone. Liczby zespolone.

Bardziej szczegółowo

Wielomiany. dr Tadeusz Werbiński. Teoria

Wielomiany. dr Tadeusz Werbiński. Teoria Wielomiany dr Tadeusz Werbiński Teoria Na początku przypomnimy kilka szkolnych definicji i twierdzeń dotyczących wielomianów. Autorzy podręczników szkolnych podają różne definicje wielomianu - dla jednych

Bardziej szczegółowo

Rozwiązywanie układów równań liniowych metody dokładne Materiały pomocnicze do ćwiczeń z metod numerycznych

Rozwiązywanie układów równań liniowych metody dokładne Materiały pomocnicze do ćwiczeń z metod numerycznych Rozwiązywanie układów równań liniowych metody dokładne Materiały pomocnicze do ćwiczeń z metod numerycznych Piotr Modliński Wydział Geodezji i Kartografii PW 13 stycznia 2012 P. Modliński, GiK PW Rozw.

Bardziej szczegółowo

Projekt Era inżyniera pewna lokata na przyszłość jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Projekt Era inżyniera pewna lokata na przyszłość jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Materiały dydaktyczne na zajęcia wyrównawcze z matematyki dla studentów pierwszego roku kierunku zamawianego Biotechnologia w ramach projektu Era inżyniera pewna lokata na przyszłość Projekt Era inżyniera

Bardziej szczegółowo

Układy równań nieliniowych (wielowymiarowa metoda Newtona-Raphsona) f(x) = 0, gdzie. dla n=2 np.

Układy równań nieliniowych (wielowymiarowa metoda Newtona-Raphsona) f(x) = 0, gdzie. dla n=2 np. Układy równań nieliniowych (wielowymiarowa metoda Newtona-Raphsona f(x 0, f ( f, f,..., f n gdzie 2 x ( x, x 2,..., x n dla n2 np. f ( x, y 0 g( x, y 0 dla każdej wielowymiarowej rozwinięcie w szereg Taylora

Bardziej szczegółowo

UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ LINIOWYCH

UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ LINIOWYCH Transport, studia I stopnia rok akademicki 2011/2012 Instytut L-5, Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Krakowska Ewa Pabisek Adam Wosatko Uwagi wstępne Układ liniowych równań algebraicznych można

Bardziej szczegółowo

UKŁADY RÓWNAŃ LINIOWYCH -Metody dokładne

UKŁADY RÓWNAŃ LINIOWYCH -Metody dokładne UKŁADY RÓWNAŃ LINIOWYCH -Metody dokładne Układy równań liniowych Rozpatruje się układ n równań liniowych zawierających n niewiadomych: a + a +... + ann b a + a +... + ann b... an + an+... + annn bn który

Bardziej szczegółowo

ALGEBRA z GEOMETRIA, ANALITYCZNA,

ALGEBRA z GEOMETRIA, ANALITYCZNA, ALGEBRA z GEOMETRIA, ANALITYCZNA, MAT00405 PRZEKSZTAL CANIE WYRAZ EN ALGEBRAICZNYCH, WZO R DWUMIANOWY NEWTONA Uprościć podane wyrażenia 7; (b) ( 6)( + ); (c) a 5 6 8a ; (d) ( 5 )( 5 + ); (e) ( 45x 4 y

Bardziej szczegółowo

Wymagania edukacyjne z matematyki klasa II technikum

Wymagania edukacyjne z matematyki klasa II technikum Wymagania edukacyjne z matematyki klasa II technikum Poziom rozszerzony Obowiązują wymagania z zakresu podstawowego oraz dodatkowo: 1. JĘZYK MATEMATYKI I FUNKCJE LICZBOWE Uczeń otrzymuje ocenę dopuszczającą

Bardziej szczegółowo

MATEMATYKA I SEMESTR ALK (PwZ) 1. Sumy i sumy podwójne : Σ i ΣΣ

MATEMATYKA I SEMESTR ALK (PwZ) 1. Sumy i sumy podwójne : Σ i ΣΣ MATEMATYKA I SEMESTR ALK (PwZ). Sumy i sumy podwójne : Σ i ΣΣ.. OKREŚLENIE Ciąg liczbowy = Dowolna funkcja przypisująca liczby rzeczywiste pierwszym n (ciąg skończony), albo wszystkim (ciąg nieskończony)

Bardziej szczegółowo

RÓWNANIA NIELINIOWE Maciej Patan

RÓWNANIA NIELINIOWE Maciej Patan RÓWNANIA NIELINIOWE Maciej Patan Uniwersytet Zielonogórski Przykład 1 Prędkość v spadającego spadochroniarza wyraża się zależnością v = mg ( 1 e c t) m c gdzie g = 9.81 m/s 2. Dla współczynnika oporu c

Bardziej szczegółowo

Projekt Informatyka przepustką do kariery współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Projekt Informatyka przepustką do kariery współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Zajęcia 1 Pewne funkcje - funkcja liniowa dla gdzie -funkcja kwadratowa dla gdzie postać kanoniczna postać iloczynowa gdzie równanie kwadratowe pierwiastki równania kwadratowego: dla dla wzory Viete a

Bardziej szczegółowo

INFORMATYKA ELEMENTY METOD NUMERYCZNYCH.

INFORMATYKA ELEMENTY METOD NUMERYCZNYCH. INFORMATYKA ELEMENTY METOD NUMERYCZNYCH http://www.infoceram.agh.edu.pl METODY NUMERYCZNE Metody numeryczne zbiór metod rozwiązywania problemów matematycznych za pomocą operacji na liczbach. Otrzymywane

Bardziej szczegółowo

Matematyka liczby zespolone. Wykład 1

Matematyka liczby zespolone. Wykład 1 Matematyka liczby zespolone Wykład 1 Siedlce 5.10.015 Liczby rzeczywiste Zbiór N ={0,1,,3,4,5, } nazywamy zbiorem Liczb naturalnych, a zbiór N + ={1,,3,4, } nazywamy zbiorem liczb naturalnych dodatnich.

Bardziej szczegółowo

Całkowanie numeryczne przy użyciu kwadratur

Całkowanie numeryczne przy użyciu kwadratur Całkowanie numeryczne przy użyciu kwadratur Plan wykładu: 1. Kwadratury Newtona-Cotesa a) wzory: trapezów, parabol etc. b) kwadratury złożone 2. Ekstrapolacja a) ekstrapolacja Richardsona b) metoda Romberga

Bardziej szczegółowo

PLAN WYNIKOWY PROSTO DO MATURY KLASA 1 ZAKRES PODSTAWOWY

PLAN WYNIKOWY PROSTO DO MATURY KLASA 1 ZAKRES PODSTAWOWY PLAN WYNIKOWY PROSTO DO MATURY KLASA 1 ZAKRES PODSTAWOWY Copyright by Nowa Era Sp. z o.o. Warszawa 019 Liczba godzin TEMAT ZAJĘĆ EDUKACYJNYCH Język matematyki 1 Wzory skróconego mnożenia 3 Liczby pierwsze,

Bardziej szczegółowo

1 Macierz odwrotna metoda operacji elementarnych

1 Macierz odwrotna metoda operacji elementarnych W tej części skupimy się na macierzach kwadratowych. Zakładać będziemy, że A M(n, n) dla pewnego n N. Definicja 1. Niech A M(n, n). Wtedy macierzą odwrotną macierzy A (ozn. A 1 ) nazywamy taką macierz

Bardziej szczegółowo

Metody Numeryczne. Wojciech Szewczuk

Metody Numeryczne. Wojciech Szewczuk Metody Numeryczne Równania nieliniowe Równania nieliniowe W tych równaniach jedna lub więcej zmiennych występuje nieliniowo, np równanie Keplera x a sin x = b. Zajmiemy się teraz lokalizacją pierwiastków

Bardziej szczegółowo

ELEMENTY ANALIZY NUMERYCZNEJ ELEMENTY ANALIZY NUMERYCZNEJ. Egzamin pisemny zestaw 1 24 czerwca 2019 roku

ELEMENTY ANALIZY NUMERYCZNEJ ELEMENTY ANALIZY NUMERYCZNEJ. Egzamin pisemny zestaw 1 24 czerwca 2019 roku Egzamin pisemny zestaw. ( pkt.) Udowodnić, że jeśli funkcja g interpoluje funkcję f w węzłach x 0, x, K, x n, a funk- cja h interpoluje funkcję f w węzłach x, x, K, x n, to funkcja x0 x gx ( ) + [ gx (

Bardziej szczegółowo

5 Równania różniczkowe zwyczajne rzędu drugiego

5 Równania różniczkowe zwyczajne rzędu drugiego 5 Równania różniczkowe zwyczajne rzędu drugiego Definicja 5.1. Równaniem różniczkowym zwyczajnym rzędu drugiego nazywamy równanie postaci F ( x, y, y, y ) = 0, (12) w którym niewiadomą jest funkcja y =

Bardziej szczegółowo

Macierze. Rozdział Działania na macierzach

Macierze. Rozdział Działania na macierzach Rozdział 5 Macierze Funkcję, która każdej parze liczb naturalnych (i, j) (i 1,..., n; j 1,..., m) przyporządkowuje dokładnie jedną liczbę a ij F, gdzie F R lub F C, nazywamy macierzą (rzeczywistą, gdy

Bardziej szczegółowo

Funkcje wymierne. Jerzy Rutkowski. Działania dodawania i mnożenia funkcji wymiernych określa się wzorami: g h + k l g h k.

Funkcje wymierne. Jerzy Rutkowski. Działania dodawania i mnożenia funkcji wymiernych określa się wzorami: g h + k l g h k. Funkcje wymierne Jerzy Rutkowski Teoria Przypomnijmy, że przez R[x] oznaczamy zbiór wszystkich wielomianów zmiennej x i o współczynnikach rzeczywistych Definicja Funkcją wymierną jednej zmiennej nazywamy

Bardziej szczegółowo

Własności wyznacznika

Własności wyznacznika Własności wyznacznika Rozwinięcie Laplace a względem i-tego wiersza: n det(a) = ( 1) i+j a ij M ij (A), j=1 gdzie M ij (A) to minor (i, j)-ty macierzy A, czyli wyznacznik macierzy uzyskanej z macierzy

Bardziej szczegółowo

Spis treści. Rozdział I. Wstęp do matematyki Rozdział II. Ciągi i szeregi... 44

Spis treści. Rozdział I. Wstęp do matematyki Rozdział II. Ciągi i szeregi... 44 Księgarnia PWN: Ryszard Rudnicki, Wykłady z analizy matematycznej Spis treści Rozdział I. Wstęp do matematyki... 13 1.1. Elementy logiki i teorii zbiorów... 13 1.1.1. Rachunek zdań... 13 1.1.2. Reguły

Bardziej szczegółowo

Matematyka stosowana i metody numeryczne

Matematyka stosowana i metody numeryczne Ewa Pabisek Adam Wosatko Piotr Pluciński Matematyka stosowana i metody numeryczne Konspekt z wykładów Błędy obliczeń Błędy można podzielić na: modelu, metody, wejściowe (początkowe), obcięcia, zaokrągleń..

Bardziej szczegółowo

Metody Numeryczne w Budowie Samolotów/Śmigłowców Wykład I

Metody Numeryczne w Budowie Samolotów/Śmigłowców Wykład I Metody Numeryczne w Budowie Samolotów/Śmigłowców Wykład I dr inż. Tomasz Goetzendorf-Grabowski (tgrab@meil.pw.edu.pl) Dęblin, 11 maja 2009 1 Organizacja wykładu 5 dni x 6 h = 30 h propozycja zmiany: 6

Bardziej szczegółowo

Zajęcia nr 1 (1h) Dwumian Newtona. Indukcja. Zajęcia nr 2 i 3 (4h) Trygonometria

Zajęcia nr 1 (1h) Dwumian Newtona. Indukcja. Zajęcia nr 2 i 3 (4h) Trygonometria Technologia Chemiczna 008/09 Zajęcia wyrównawcze. Pokazać, że: ( )( ) n k k l = ( n l )( n l k l Zajęcia nr (h) Dwumian Newtona. Indukcja. ). Rozwiązać ( ) ( równanie: ) n n a) = 0 b) 3 ( ) n 3. Znaleźć

Bardziej szczegółowo

RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE WYKŁAD 2

RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE WYKŁAD 2 RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE WYKŁAD 2 Równania różniczkowe o zmiennych rozdzielonych Równania sprowadzalne do równań o zmiennych rozdzielonych Niech f będzie funkcją ciągłą na przedziale (a, b), spełniającą na

Bardziej szczegółowo

Elementy metod numerycznych

Elementy metod numerycznych Wykład nr 5 i jej modyfikacje. i zera wielomianów Założenia metody Newtona Niech będzie dane równanie f (x) = 0 oraz przedział a, b taki, że w jego wnętrzu znajduje się dokładnie jeden pierwiastek α badanego

Bardziej szczegółowo

2) R stosuje w obliczeniach wzór na logarytm potęgi oraz wzór na zamianę podstawy logarytmu.

2) R stosuje w obliczeniach wzór na logarytm potęgi oraz wzór na zamianę podstawy logarytmu. ZAKRES ROZSZERZONY 1. Liczby rzeczywiste. Uczeń: 1) przedstawia liczby rzeczywiste w różnych postaciach (np. ułamka zwykłego, ułamka dziesiętnego okresowego, z użyciem symboli pierwiastków, potęg); 2)

Bardziej szczegółowo

METODY ROZWIĄZYWANIA RÓWNAŃ NIELINIOWYCH

METODY ROZWIĄZYWANIA RÓWNAŃ NIELINIOWYCH METODY ROZWIĄZYWANIA RÓWNAŃ NIELINIOWYCH Jednym z zastosowań metod numerycznych jest wyznaczenie pierwiastka lub pierwiastków równania nieliniowego. W tym celu stosuje się szereg metod obliczeniowych np:

Bardziej szczegółowo

Metody iteracyjne rozwiązywania układów równań liniowych (5.3) Normy wektorów i macierzy (5.3.1) Niech. x i. i =1

Metody iteracyjne rozwiązywania układów równań liniowych (5.3) Normy wektorów i macierzy (5.3.1) Niech. x i. i =1 Normy wektorów i macierzy (5.3.1) Niech 1 X =[x x Y y =[y1 x n], oznaczają wektory przestrzeni R n, a yn] niech oznacza liczbę rzeczywistą. Wyrażenie x i p 5.3.1.a X p = p n i =1 nosi nazwę p-tej normy

Bardziej szczegółowo

1. Liczby zespolone i

1. Liczby zespolone i Zadania podstawowe Liczby zespolone Zadanie Podać część rzeczywistą i urojoną następujących liczb zespolonych: z = ( + 7i)( + i) + ( 5 i)( + 7i), z = + i, z = + i i, z 4 = i + i + i i Zadanie Dla jakich

Bardziej szczegółowo

Rozwiązywanie równań nieliniowych i ich układów. Wyznaczanie zer wielomianów.

Rozwiązywanie równań nieliniowych i ich układów. Wyznaczanie zer wielomianów. Rozwiązywanie równań nieliniowych i ich układów. Wyznaczanie zer wielomianów. Plan wykładu: 1. Wyznaczanie pojedynczych pierwiastków rzeczywistych równań nieliniowych metodami a) połowienia (bisekcji)

Bardziej szczegółowo

Metody rozwiązywania równań nieliniowych

Metody rozwiązywania równań nieliniowych Metody rozwiązywania równań nieliniowych Rozwiązywanie równań nieliniowych Ogólnie równanie o jednej niewiadomej x można przedstawić w postaci f ( x)=0, x R, (1) gdzie f jest wystarczająco regularną funkcją.

Bardziej szczegółowo