Optymalizacja (w matematyce) termin optymalizacja odnosi się do problemu znalezienia ekstremum (minimum lub maksimum) zadanej funkcji celu.

Podobne dokumenty
MES W ANALIZIE SPRĘŻYSTEJ UKŁADÓW PRĘTOWYCH

1 Funkcje dwóch zmiennych podstawowe pojęcia

W takim modelu prawdopodobieństwo konfiguracji OR wynosi. 0, 21 lub , 79. 6

Funkcje pola we współrzędnych krzywoliniowych cd.

Ekoenergetyka Matematyka 1. Wykład 1.

Modelowanie i obliczenia techniczne. Modelowanie matematyczne Metody modelowania

PRZESTRZEŃ WEKTOROWA (LINIOWA)

Animowana grafika 3D. Opracowanie: J. Kęsik.

IX. Rachunek różniczkowy funkcji wielu zmiennych. 1. Funkcja dwóch i trzech zmiennych - pojęcia podstawowe. - funkcja dwóch zmiennych,

Pochodna funkcji. Pochodna funkcji w punkcie. Różniczka funkcji i obliczenia przybliżone. Zastosowania pochodnych. Badanie funkcji.

Analiza Matematyczna MAEW101 MAP1067

ORGANIZACJA I ZARZĄDZANIE

22 Pochodna funkcji definicja

Transformator Φ M. uzwojenia; siła elektromotoryczna indukowana w i-tym zwoju: dφ. = z1, z2 liczba zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego.

1 Pochodne wyższych rzędów

Funkcje dwóch zmiennych

ZADANIA Z FUNKCJI ANALITYCZNYCH LICZBY ZESPOLONE

Informacje uzupełniające: Wyboczenie z płaszczyzny układu w ramach portalowych. Spis treści

Dodawanie i mnożenie liczb zespolonych są działaniami wewnętrznymi tzn., że ich wynikiem jest liczba zespolona.

PRZEKŁADNIE ZĘBATE CZOŁOWE ŚRUBOWE. WALCOWE (równoległe) STOŻKOWE (kątowe) ŚLIMAKOWE HIPERBOIDALNE. o zebach prostych. walcowe. o zębach.

WYBRANE DZIAŁY ANALIZY MATEMATYCZNEJ. Wykład IV Twierdzenia całkowe

Metody dokładne w zastosowaniu do rozwiązywania łańcuchów Markowa

Edycja pierwsza 2014/1015. dla kierunku fizyka medyczna, I rok, studia magisterskie

3. PŁASKI STAN NAPRĘŻENIA I ODKSZTAŁCENIA

3. Zapas stabilności układów regulacji 3.1. Wprowadzenie

A = {dostęp do konta} = {{właściwe hasło,h 2, h 3 }} = 0, (10 4 )! 2!(10 4 3)! 3!(104 3)!

Ćwiczenie 10. Wyznaczanie współczynnika rozpraszania zwrotnego promieniowania beta.

Funkcje dwóch zmiennych

3. Zapas stabilności układów regulacji 3.1. Wprowadzenie

ZŁOŻONE RUCHY OSI OBROTOWYCH STEROWANYCH NUMERYCZNIE

i = [ 0] j = [ 1] k = [ 0]

Ćwiczenie 13. Wyznaczanie ruchliwości i koncentracji nośników prądu w półprzewodnikach metodą efektu Halla. Cel ćwiczenia

Rozwiązania prac domowych - Kurs Pochodnej. x 2 4. (x 2 4) 2. + kπ, gdzie k Z

2. ELEMENTY TEORII PRĘTÓW SILNIE ZAKRZYWIONYCH (Opracowano na podstawie [9, 11, 13, 34, 51])

ZASTOSOWANIE GRANICZNYCH ZAGADNIEŃ ODWROTNYCH DO OKREŚLANIA DOPUSZCZALNYCH STĘŻEŃ SUBSTANCJI CHEMICZNYCH NA POWIERZCHNI TERENU

ĆWICZENIE 5 BADANIE ZASILACZY UPS

WYMAGANIA WSTĘPNE Z MATEMATYKI

KADD Minimalizacja funkcji

Metody Numeryczne Optymalizacja. Wojciech Szewczuk

Pochodne funkcji wraz z zastosowaniami - teoria

W tym miejscu wstawić podział strony

Układy równań - Przykłady

Strukturalne elementy symetrii. Krystalograficzne grupy przestrzenne.

Funkcje wielu zmiennych

Zadania optymalizacyjne

WYMAGANIA NA POSZCZEGÓLNE OCENY Z MATEMATYKI W KLASACH I - III GIMNAZJUM. Rok szkolny 2015/16

1 Funkcja wykładnicza i logarytm

Definicja problemu programowania matematycznego

II. FUNKCJE WIELU ZMIENNYCH

Definicja pochodnej cząstkowej

MIESZANY PROBLEM POCZĄTKOWO-BRZEGOWY W TEORII TERMOKONSOLIDACJI. ZAGADNIENIE POCZĄTKOWE

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

Rachunek różniczkowy funkcji wielu zmiennych

Obliczenia iteracyjne

Funkcje zespolone. 2 Elementarne funkcje zespolone zmiennej zespolonej

Fizyka 3.3 III. DIODA ZENERA. 1. Zasada pomiaru.

Wybrane stany nieustalone transformatora:

ROZWIĄZYWANIE UKŁADÓW RÓWNAŃ NIELINIOWYCH PRZY POMOCY DODATKU SOLVER PROGRAMU MICROSOFT EXCEL. sin x2 (1)

Optymalizacja ciągła

Wielokryteriowa optymalizacja liniowa (WPL)

Automatyczna kompensacja mocy biernej z systemem monitorowania kopalnianej sieci 6 kv

TEMAT: Próba statyczna rozciągania metali. Obowiązująca norma: PN-EN :2002(U) Zalecana norma: PN-91/H lub PN-EN AC1

Zginanie Proste Równomierne Belki

Rachunek różniczkowy i całkowy w przestrzeniach R n

Zestaw VI. Zadanie 1. (1 pkt) Wskaż nierówność, którą spełnia liczba π A. (x + 1) 2 > 18 B. (x 1) 2 < 5 C. (x + 4) 2 < 50 D.

Matura 2011 maj. Zadanie 1. (1 pkt) Wskaż nierówność, którą spełnia liczba π A. x + 1 > 5 B. x 1 < 2 C. x D. x 1 3 3

>> ω z, (4.122) Przybliżona teoria żyroskopu

DRGANIA SWOBODNE UKŁADU O DWÓCH STOPNIACH SWOBODY. Rys Model układu

O 2 O 1. Temat: Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego

Rozwiazania zadań. Zadanie 1A. Zadanie 1B. Zadanie 2A

Matematyka II. Bezpieczeństwo jądrowe i ochrona radiologiczna Semestr letni 2018/2019 wykład 13 (27 maja)

TENSOMETRIA ZARYS TEORETYCZNY

1 Metody rozwiązywania równań nieliniowych. Postawienie problemu

Rachunek różniczkowy funkcji dwóch zmiennych

Równania i nierówności trygonometryczne

PYTANIA KONTROLNE STAN NAPRĘŻENIA, ODKSZTAŁCENIA PRAWO HOOKE A

Wykład 14. Elementy algebry macierzy

PLAN REALIZACJI MATERIAŁU NAUCZANIA Z MATEMATYKI W KLASIE PIERWSZEJ GIMNAZJUM WRAZ Z OKREŚLENIEM WYMAGAŃ EDUKACYJNYCH

Notatki z Analizy Matematycznej 3. Jacek M. Jędrzejewski

Pochodne cząstkowe i ich zastosowanie. Ekstrema lokalne funkcji

Dr inż. Janusz Dębiński Mechanika ogólna Wykład 2 Podstawowe wiadomości z matematyki Kalisz

Wykład Matematyka A, I rok, egzamin ustny w sem. letnim r. ak. 2002/2003. Każdy zdający losuje jedno pytanie teoretyczne i jedno praktyczne.

Wzory funkcji cyklometrycznych (kołowych)

1 Funkcja wykładnicza i logarytm

ZAGADNIENIA PROGRAMOWE I WYMAGANIA EDUKACYJNE DO TESTU PRZYROSTU KOMPETENCJI Z MATEMATYKI DLA UCZNIA KLASY II

Matematyka z el. statystyki, # 4 /Geodezja i kartografia I/

rectan.co.uk 1. Szkic projektu Strona:1

1 Wartości własne oraz wektory własne macierzy

Funkcje wielu zmiennych

Zestaw zadań przygotowujących do egzaminu z Matematyki 1

BP 11/ TECHNIKA BEZPIECZEÑSTWA. light sources for households, photometric. Na rynku jest obecnie dostêpnych wiele rodza-

2 5 C). Bok rombu ma długość: 8 6

13. Funkcje wielu zmiennych pochodne, gradient, Jacobian, ekstrema lokalne.

ANALIZA MATEMATYCZNA Z ELEMENTAMI STATYSTYKI MATEMATYCZNEJ

METODY ROZWIĄZYWANIA RÓWNAŃ NIELINIOWYCH

1. REDUKCJA DOWOLNYCH UKŁADÓW SIŁ. Redukcja płaskiego układu sił

Fizyka, II rok FS, FiTKE, IS Równania różniczkowe i całkowe, Zestaw 2a

Wzór Maclaurina. Jeśli we wzorze Taylora przyjmiemy x 0 = 0 oraz h = x, to otrzymujemy tzw. wzór Maclaurina: f (x) = x k + f (n) (θx) x n.

KLUCZ PUNKTOWANIA ODPOWIEDZI

DWUCZĘŚCIOWE ŁOŻYSKO POROWATE

Transkrypt:

TEMATYKA: Optymaliacja nakładania wyników pomiarów Ćwicenia nr 6 DEFINICJE: Optymaliacja: metoda wynacania najlepsego (sukamy wartości ekstremalnej) rowiąania punktu widenia określonego kryterium (musimy dysponować funkcją oceny). Optymaliacja (w matematyce) termin optymaliacja odnosi się do problemu naleienia ekstremum (minimum lub maksimum) adanej funkcji celu. Funkcja y = f(x) ma w punkcie x 0 D f minimum (maksimum) globalne, jeżeli dla każdego x D f spełniona jest nierówność: f(x) f(x 0 ) (f(x) f(x 0 )). Warunek koniecny istnienia ekstremum lokalnego funkcji: Jeżeli funkcja y = f(x), określona na prediale (a, b), posiada skońconą pochodną f (x 0 ) ora posiada w x 0 należącym do (a, b) ekstremum lokalne, to f (x 0 ) = 0. I Warunek wystarcający istnienia ekstremum lokalnego funkcji: Funkcja y = f(x), ciągła i różnickowalna w prediale (a, b) i mająca skońconą licbę punktów stacjonarnych (tj. takich, w których eruje się jej pierwsa pochodna) ma w punkcie x 0 należącym do (a, b): minimum lokalne wtedy i tylko wtedy, gdy istnieje takie δ > 0 że: f (x 0 ) = 0 f (x) < 0 dla x ϵ (x 0 δ, x 0 ) f (x) > 0 dla x ϵ (x 0, x 0 + δ) maksimum lokalne wtedy i tylko wtedy, gdy istnieje takie δ > 0 że: f (x 0 ) = 0 f (x) > 0 dla xϵ(x 0 δ, x 0 ) f (x) < 0 dla xϵ(x 0, x 0 + δ) II Warunek wystarcający istnienia ekstremów: Jeśli o funkcji y = f(x), określonej jak wyżej, ałoży się dodatkowo, że jest dwukrotnie różnickowalna w prediale (a, b) ora jej druga pochodna jest ciągła, to jeżeli f (x 0 ) = 0 i f (x 0 ) 0, to funkcja y = f(x) ma w punkcie x 0 ekstremum, pry cym, gdy f (x 0 ) < 0 to jest to maksimum lokalne, a gdy f (x 0 ) > 0 to minimum lokalne.

Pryjmując II warunek wystarcający, najdowanie ekstremów lokalnych można sprowadić do najdowania miejsca erowego pierwsej pochodnej funkcji i sprawdania naku drugiej pochodnej funkcji. Ocywiście funkcja musi być ciągła i dwukrotnie różnickowalna. Do najdowania miejsca erowego możemy posłużyć się iteracyjną metodą Newtona: x n+ = x n f(x n) f (x n ) Jeśli posukujemy miejsca erowego pochodnej, to powyżsy wór pryjmuje postać: x n+ = x n f (x n) f (x n ) Metodę Newtona możemy również stosować do funkcji wielu miennych. W takim wypadku mamy do cynienia wektorem miennych X. Pochodna funkcji jest także wektorem, którego elementami są pochodne cąstkowe. Natomiast druga pochodna funkcji to macier kwadratowa, awierająca cąstkowe pochodne miesane. y = f(x) x x 2 y = f( ]) x n Stąd df dx df f (X) = dx 2 df dx n ] d 2 f d 2 f d 2 f dx dx dx dx 2 dx dx n d 2 f d 2 f d 2 f f (X) = dx 2 dx dx 2 dx 2 dx 2 dx n d 2 f d 2 f d 2 f dx n dx dx n dx 2 dx n dx n ] Iteracje Newtona wykonuje się na macierach analogicnie: X n+ = X n f (X n) - f (X n) Należy tylko pamiętać, że X n i f (X n) to wektory, a f (X n) to macier kwadratowa. 2

Iteracja: metoda matematycna polegająca na wielokrotnym kolejnym astosowaniu tego samego algorytmu postępowania, pry cym wynik i-tej operacji stanowi dane wejściowe dla kolejnej, (i + )-sej operacji. Strescenie artykułu dr inż. A Kniata: W artykule predstawiono analię pomiarów wykonanych na blokach statków do oceny ich wykonalności w końcowym etapie montażu w suchym doku lub na pochylni. Analia wymaga w pierwsej kolejności sprawdenia, cy bloki ostały wykonane godnie tolerancjami pryjętymi w projekcie, a następnie porównania, cy dwa sąsiednie bloki mogą być połącone. Każdy blok był mierony w innym układie współrędnych, należy dokonać odpowiednich prekstałceń, aby ich wyniki prenieść do wspólnego modelu CAD be utraty dokładności. Zaproponowano algorytm, który optymaliuje proces transformacji, aby uyskać lepse wyniki. Optymaliacja ma na celu minimaliowanie sumy odległości pomiędy punktami transformowanymi i odpowiadającymi im punktami na modelu CAD. Następnie predstawiono opis arówno metody optymaliacji i prykład astosowania. Problem pomiarów i transformacji układów współrędnych występuje, opróc budowy statków, np. w budownictwie, kartografii, automatyce, roponawaniu worców, obraowaniu medycnym i inne Rys. 6. Rys. 6.2 3

ZADANIA:. Posługując się iteracyjną metodą Newtona wynacyć ekstrema lokalne funkcji: f(x) = (x + 4) (x ) (x 5). 2. Posługując się iteracyjną metodą Newtona wynacyć ekstrema lokalne funkcji: f(x) = (x 2) 4 + 2. 3. Dla wyników pomiarów, apreentowanych na poniżsym rysunku, dokonać transformacji współrędnych punktów A, B, C, D aby najlepiej dopasować je do współrędnych punktów baowych A, B, C, D. Jako metodę optymaliacji posukiwania minimum funkcji celu astosować iteracyjny algorytm wywodący się metody Newtona. Rys. 6.3 W obliceniach pryjąć następujące ałożenia: Współrędne punktów baowych: A(0; 0), B(4; 0), C(4; 4), D(0; 4), Współrędne punktów dopasowywanych (transformowanych): A (0+dx A ; 0+dy A ), B (4+dx B ; 0+dx B ), C (4+dx C ; 4+dx C ), D (0+dx D ; 4+dx D ), Odchyłki od wymiarów (współrędnych punktów baowych): dx A = 0.00, dy A = 0.00, dx B = 0.02, dy B = 0.0, dx C = -0.0, dy C = 0.0, dx D = -0.02, dy D = -0.0, Jednostką długości jest m], Pryjąć, iż błąd pomiarowy jest pomijalnie mały i nie będie uwględniany w obliceniach, Powierchnie wynacone pre punkty baowe i punkty dopasowywane (transformowane) są idealnie płaskie. Trecia współrędna tych punktów wynosi i = 0, Pryjąć ałożenie, że dopasowywanie (transformacja) punktów będie prekstałceniem iometrycnym (translacja, obrót). 4

ROZWIĄZANIA ZADAŃ:. Posługując się iteracyjną metodą Newtona wynacyć ekstrema lokalne funkcji: f(x) = (x + 4) (x ) (x 5). D f = R f(x) = (x + 4) (x ) (x 5) = (x + 4) (x 2 5 x x + 5) = (x + 4) (x 2 6 x + 5) = (x 3 6 x 2 + 5 x + 4 x 2 24 x + 20) = x 3 2 x 2 9 x + 20 f (x) = 3 x 2 4 x 9 f (x) = 6 x 4 Posukujemy x 0, dla którego f (x 0 ) = 0: f (x 0 ) = 3 x 0 2 4 x 0 9 = 0 = ( 4) 2 4 3 ( 9) = 244 = 5. 62050 x 0 = x 02 = 4 + 5. 62050 2 3 4 5. 62050 2 3 x 0, x 02 D f = 3. 27008 =. 93675 Badamy nak drugiej pochodnej w punktach x 0 i x 02 : f (x 0 = 3. 27008) = 6 3. 27008 4 = 5. 62048 > 0-minimum lokalne f (x 02 =. 93675) = 6 (. 93675) 4 = 5. 62050 < 0-maksimum lokalne II warunek wystarcający istnienia ekstremum funkcji. 5

2. Posługując się iteracyjną metodą Newtona wynacyć ekstrema lokalne funkcji: f(x) = (x 2) 4 + 2. D f = R f(x) = (x 2) 4 + 2 f (x) = 4 (x 2) 3 f (x) = 2 (x 2) 2 Posukujemy x 0, dla którego f (x 0 ) = 0: f (x 0 ) = 4 (x 0 2) 3 = 0 x 0 = 2 x 0 D f Badamy nak drugiej pochodnej w punkcie x 0 : f"(x 0 = 2) = 2 (2 2) 2 = 0 Pryjmijmy: δ = 0. 02 x (x 0 δ; x 0 ) x (. 98; 2) x =. 99 f (x =. 99) = 4 (. 99 2) 3 = 0. 000004 δ = 0. 02 x (x 0 ; x 0 + δ) x (2; 2. 02) x = 2. 0 f (x = 2. 0) = 4 (2. 0 2) 3 = 0. 000004 Widać, że pierwsa pochodna mienia nak ( ) na (+), cyli w punkcie x 0 = 2 funkcja posiada minimum lokalne. I warunek wystarcający istnienia ekstremum funkcji. 6

3. Dla wyników pomiarów, apreentowanych na poniżsym rysunku, dokonać transformacji współrędnych punktów A, B, C, D aby najlepiej dopasować je do współrędnych punktów baowych A, B, C, D. Jako metodę optymaliacji posukiwania minimum funkcji celu astosować iteracyjny algorytm wywodący się metody Newtona. W obliceniach pryjąć następujące ałożenia: Rys. 6.3 Współrędne punktów baowych: A(0; 0), B(4; 0), C(4; 4), D(0; 4), Współrędne punktów dopasowywanych (transformowanych): A (0+dx A ; 0+dy A ), B (4+dx B ; 0+dx B ), C (4+dx C ; 4+dx C ), D (0+dx D ; 4+dx D ), Odchyłki od wymiarów (współrędnych punktów baowych): dx A = 0.00, dy A = 0.00, dx B = 0.02, dy B = 0.0, dx C = -0.0, dy C = 0.0, dx D = -0.02, dy D = -0.0, Jednostką długości jest m], Pryjąć, iż błąd pomiarowy jest pomijalnie mały i nie będie uwględniany w obliceniach, Powierchnie wynacone pre punkty baowe i punkty dopasowywane (transformowane) są idealnie płaskie. Trecia współrędna tych punktów wynosi i = 0, Pryjąć ałożenie, że dopasowywanie (transformacja) punktów będie prekstałceniem iometrycnym (translacja, obrót). 7

Współrędne punktów baowych m]: x A = 0.00 y A = 0.00 x B = 4.00 y B = 0.00 x C = 4.00 y C = 4.00 x D = 0.00 y D = 4.00 Odchyłki od wymiarów punktów dopasowywanych m]: dx A = 0.00 dy A = 0.00 dx B = 0.02 dy B = 0.0 dx C = -0.0 dy C = 0.0 dx D = -0.02 dy D = -0.0 Współrędne punktów dopasowywanych m]: x A = x A + dx A = 0.00 + 0.00 = 0.00 y A = y A + dy A = 0.00 + 0.00 = 0.00 x B = x B + dx B = 4.00 + 0.02 = 4.02 y B = y B + dy B = 0.00 + 0.0 = 0.0 x C = x C + dx C = 4.00-0.0 = 3.99 y C = y C + dy C = 4.00 + 0.0 = 4.0 x D = x D + dx D = 0.00-0.02 = -0.02 y D = y D + dy D = 4.00-0.0 = 3.99 Pryjęty wektor odchyłek wstępnych: x 0. 00 x n= = y] = 0. 00] - pierwsa iteracja n = α 0. 02 Macier transformacji: cosα sinα 0 0 x cosα sinα cosα x sinα y M = sinα cosα 0] 0 y] = sinα cosα sinα x + cosα y] cosα 0 sinα 0 x 0 0 0. 9998 0. 02 0 0 0. 00 sinα cosα y] = 0. 02 0. 9998 0. 00] 0 0 0 0 Komentar: cosα sinα 0 R = sinα cosα 0] macier obrotu 0 0 0 x T = 0 y] macier translacji 0 0 M = R T T R (*)dla małych presunięć i małych kątów obrotu można wstawić = Ocywiście dla dużych presunięć i kątów obrotu (*) nie jest prawdiwym ałożeniem! Wniosek jaki można wysnuć dopasowując do siebie dwa kwadraty carny i cerwony jest następujący: Nie ma więksego nacenia, cy najpierw dokonujemy obrotów, a później presunięć, cy odwrotnie, najpierw presuwamy, a następnie dokonujemy małych obrotów. Efekt powinien być identycny ocywiście pry małych presunięciach i obrotach. 8

cosα sinα 0 0 x R T = sinα cosα 0] 0 y] 0 0 0 0 cosα sinα 0 + 0 0 cosα 0 sinα + 0 0 cosα x sinα y + 0 = sinα + cosα 0 + 0 0 sinα 0 + cosα + 0 0 sinα x + cosα y + 0 ] 0 + 0 0 + 0 0 0 + 0 + 0 0 x + 0 y + cosα sinα cosα x sinα y = sinα cosα sinα x + cosα y] 0 0 0 x cosα sinα 0 T R = 0 y] sinα cosα 0] 0 0 0 0 cosα + 0 sinα + x 0 ( sinα) + 0 cosα + x 0 0 + 0 0 + x = 0 cosα + sinα + y 0 0 ( sinα) + cosα + y 0 0 0 + 0 + y ] 0 cosα + 0 sinα + 0 0 ( sinα) + 0 cosα + 0 0 0 + 0 0 + cosα sinα x = sinα cosα y] 0 0 x = 0. 000000000 = 0. 000 y = 0. 000000000 = 0. 000 0. 02 80 α = 0. 02rad sin ( ) = 0. 099986667 0. 0200 π 0. 02 80 α = 0. 02rad cos ( ) = 0. 9998000067 0. 9998 π cosα x sinα y = 0. 9998000067 0. 000 0. 099986667 0. 000 = 0. 000979803 0. 000 sinα x + cosα y = 0. 099986667 0. 000 + 0. 9998000067 0. 000 = 0. 00097987 0. 000 Cyli można pryjąć (popełniając mały błąd(*)) ałożenie: x cosα x sinα y y sinα x + cosα y α 0 cosα, sinα 0 Ora ostatecnie: cosα sinα cosα x sinα y cosα sinα x M = sinα cosα sinα x + cosα y] sinα cosα y] 0 0 0. 9998 0. 0200 0. 000 0 0 = 0. 0200 0. 9998 0. 000] 0. 0000 0. 0000. 0000 9

Współrędne punktów dopasowywanych po transformacji (pierwsa iteracja n = ): x A" cosα sinα x x A cosα x A sinα y A + x y A" ] = sinα cosα y] y A ] = sinα x A + cosα y A + y] 0 0 x A" y A" x B" y B" x C" y C" x D" y D" ] = M ] = M x A y A 0. 9998 0. 02 0. 00 0. 00 ] = 0. 02 0. 9998 0. 00] 0. 00] 0 0 0. 9998 0 0. 02 0 + 0. 00 0. 000 = 0. 02 0. 00 + 0. 9998 0. 00 + 0. 00 ] = 0. 000] 0 0 + 0 0 + x B y B x C y C 0. 9998 0. 02 0. 00 4. 02 4. 0200 ] = 0. 02 0. 9998 0. 00] 0. 0] = 0. 094] 0 0 0. 9998 0. 02 0. 00 3. 99 3. 900 ] = M ] = 0. 02 0. 9998 0. 00] 4. 0] = 4. 0900] 0 0 x D 0. 9998 0. 02 0. 00 0. 02 0. 0988 ] = M y D ] = 0. 02 0. 9998 0. 00] 3. 99 ] = 3. 9898 ] 0 0 Odległości międy punktami dostosowywanymi a punktami baowymi: d ABCD ( x, y, α) = (cos α x A B C D sin α y A B C D + x x A) 2 + (sin α x A B C D + cos α y A B C D + y y A) 2 d A ( x, y, α) = (x A" x A ) 2 + (y A" y A ) 2 = (0. 000 0) 2 + (0. 000 0) 2 = 0. 004 d B ( x, y, α) = (x B" x B ) 2 + (y B" y B ) 2 = (4. 02 4. 00) 2 + (0. 094 0) 2 = 0. 0936 d C ( x, y, α) = (x C" x C ) 2 + (y C" y C ) 2 = (3. 9 4. 00) 2 + (4. 09 4. 00) 2 = 0. 273 d D ( x, y, α) = (x D" x D ) 2 + (y D" y D ) 2 = ( 0. 0988 0) 2 + (3. 9898 4. 00) 2 = 0. 0993 Pryjęta funkcja celu: f( x, y, α) = d A ( x, y, α) 2 + d B ( x, y, α) 2 + d C ( x, y, α) 2 + d D ( x, y, α) 2 f( x, y, α) = (x A" x A ) 2 + (y A" y A ) 2 + (x B" x B ) 2 + (y B" y B ) 2 + (x C" x C ) 2 + (y C" y C ) 2 + (x D" x D ) 2 + (y D" y D ) 2 0

f( x, y, α) = (cosα x A sinα y A + x x A ) 2 + (sinα x A + cosα y A + y y A ) 2 + (cosα x B sinα y B + x x B ) 2 + (sinα x B + cosα y B + y y B ) 2 + (cosα x C sinα y C + x x C ) 2 + (sinα x C + cosα y C + y y C ) 2 + (cosα x D sinα y D + x x D ) 2 + (sinα x D + cosα y D + y y D ) 2 = 0. 0348 Wektor gradientu: f( x, y, α) x f( x, y, α) g = = y f( x, y, α) α ] 2 (x A" x A ) + 2 (x B" x B ) + 2 (x C" x C ) + 2 (x D" x D ) 2 (y A" y A ) + 2 (y B" y B ) + 2 (y C" y C ) + 2 (y D" y D ) 2 (x A" x A ) ( sinα) x = A cosα y A ] + 2 (y A" y A ) cosα x A sinα y A ] + +2 (x B" x B ) ( sinα) x B cosα y B ] + 2 (y B" y B ) cosα x B sinα y B ] + +2 (x C" x C ) ( sinα) x C cosα y C ] + 2 (y C" y C ) cosα x C sinα y C ] + +2 (x D" x D ) ( sinα) x D cosα y D ] + 2 (y D" y D ) cosα x D sinα y D ] ] 0. 3356 = 0. 3444 ] 2. 9607 Macier Hessego (ocywiście symetrycna): 2 f( x, y, α) x 2 2 f( x, y, α) x y 2 f( x, y, α) x α H = 2 f( x, y, α) 2 f( x, y, α) 2 f( x, y, α) y x y 2 y α 2 f( x, y, α) 2 f( x, y, α) 2 f( x, y, α) α x α y α 2 ] 8 0 6. 3364 = 0 8 5. 6564 ] 6. 3364 5. 6564 28. 044 0. 90 0. 0624 0. 039 H = 0. 0624 0. 848 0. 0306] 0. 039 0. 0306 0. 056 Końcowy wektor miennych decyyjnych: 0. 90 0. 0624 0. 039 0. 3356 0. 008 x n+ = x n H g = 0. 0624 0. 848 0. 0306] 0. 3444 ] = 0. 007 ] 0. 039 0. 0306 0. 056 2. 9607 0. 005

Pryjęty wektor odchyłek wstępnych: x 0. 008 x n= = y] = 0. 007 ] - druga iteracja n = 2 α 0. 005 Macier transformacji: cosα sinα 0 0 x cosα sinα cosα x sinα y M = sinα cosα 0] 0 y] = sinα cosα sinα x + cosα y] 0 0 0 0 0 0 cosα sinα x 0. 005 0. 008 sinα cosα y] = 0. 005 0. 007 ] 0 0 0 0 Współrędne punktów dopasowywanych po transformacji (pierwsa iteracja n = 2): x A" cosα sinα x x A cosα x A sinα y A + x y A" ] = sinα cosα y] y A ] = sinα x A + cosα y A + y] 0 0 x A" y A" x B" y B" x C" y C" x D" y D" ] = M ] = M ] = M ] = M x A y A x B y B x C y C x D y D 0. 008 ] = 0. 007 ] 4. 02 ] = 0. 003] 4. 002 ] = 3. 997] 0. 008 ] = 3. 997] Odległości międy punktami dostosowywanymi a punktami baowymi: d ABCD ( x, y, α) = (cos α x A B C D sin α y A B C D + x x A) 2 + (sin α x A B C D + cos α y A B C D + y y A) 2 d A ( x, y, α) = (x A" x A ) 2 + (y A" y A ) 2 = 0. 006 d B ( x, y, α) = (x B" x B ) 2 + (y B" y B ) 2 = 0. 024 d C ( x, y, α) = (x C" x C ) 2 + (y C" y C ) 2 = 0. 0036 d D ( x, y, α) = (x D" x D ) 2 + (y D" y D ) 2 = 0. 0086 Pryjęta funkcja celu: f( x, y, α) = d A ( x, y, α) 2 + d B ( x, y, α) 2 + d C ( x, y, α) 2 + d D ( x, y, α) 2 2

f( x, y, α) = (x A" x A ) 2 + (y A" y A ) 2 + (x B" x B ) 2 + (y B" y B ) 2 + (x C" x C ) 2 + (y C" y C ) 2 + (x D" x D ) 2 + (y D" y D ) 2 f( x, y, α) = (cosα x A sinα y A + x x A ) 2 + (sinα x A + cosα y A + y y A ) 2 + (cosα x B sinα y B + x x B ) 2 + (sinα x B + cosα y B + y y B ) 2 + (cosα x C sinα y C + x x C ) 2 + (sinα x C + cosα y C + y y C ) 2 + (cosα x D sinα y D + x x D ) 2 + (sinα x D + cosα y D + y y D ) 2 = 0. 0004 Wektor gradientu: f( x, y, α) x f( x, y, α) 0. 004 g = = 0. 004] y 0. 000 f( x, y, α) α ] Macier Hessego: 8 0 5. 94 H = 0 8 6. 06 ] 5. 94 6. 06 28. 097 0. 87 0. 062 0. 03 H = 0. 062 0. 88 0. 03] 0. 03 0. 03 0. 06 Końcowy wektor miennych decyyjnych: 0. 007 x n+ = x n H g = 0. 007 ] 0. 005 3

Pryjęty wektor odchyłek wstępnych: x 0. 007 x n= = y] = 0. 007 ] - trecia iteracja n = 3 α 0. 005 Macier transformacji: cosα sinα 0 0 x cosα sinα cosα x sinα y M = sinα cosα 0] 0 y] = sinα cosα sinα x + cosα y] 0 0 0 0 0 0 cosα sinα x 0. 005 0. 007 sinα cosα y] = 0. 005 0. 007 ] 0 0 0 0 Współrędne punktów dopasowywanych po transformacji (pierwsa iteracja n = 3): x A" cosα sinα x x A cosα x A sinα y A + x y A" ] = sinα cosα y] y A ] = sinα x A + cosα y A + y] 0 0 x A" y A" x B" y B" x C" y C" x D" y D" ] = M ] = M ] = M ] = M x A y A x B y B x C y C x D y D 0. 007 ] = 0. 007 ] 4. 03 ] = 0. 003] 4. 003 ] = 3. 997] 0. 007 ] = 3. 997] Odległości międy punktami dostosowywanymi a punktami baowymi: d ABCD ( x, y, α) = (cos α x A B C D sin α y A B C D + x x A) 2 + (sin α x A B C D + cos α y A B C D + y y A) 2 d A ( x, y, α) = (x A" x A ) 2 + (y A" y A ) 2 = 0. 0099 d B ( x, y, α) = (x B" x B ) 2 + (y B" y B ) 2 = 0. 034 d C ( x, y, α) = (x C" x C ) 2 + (y C" y C ) 2 = 0. 0042 d D ( x, y, α) = (x D" x D ) 2 + (y D" y D ) 2 = 0. 0076 Pryjęta funkcja celu: f( x, y, α) = d A ( x, y, α) 2 + d B ( x, y, α) 2 + d C ( x, y, α) 2 + d D ( x, y, α) 2 4

f( x, y, α) = (x A" x A ) 2 + (y A" y A ) 2 + (x B" x B ) 2 + (y B" y B ) 2 + (x C" x C ) 2 + (y C" y C ) 2 + (x D" x D ) 2 + (y D" y D ) 2 f( x, y, α) = (cosα x A sinα y A + x x A ) 2 + (sinα x A + cosα y A + y y A ) 2 + (cosα x B sinα y B + x x B ) 2 + (sinα x B + cosα y B + y y B ) 2 + (cosα x C sinα y C + x x C ) 2 + (sinα x C + cosα y C + y y C ) 2 + (cosα x D sinα y D + x x D ) 2 + (sinα x D + cosα y D + y y D ) 2 = 0. 0004 Wektor gradientu: f( x, y, α) x f( x, y, α) 0. 004 g = = 0. 004] y 0. 06 f( x, y, α) α ] Macier Hessego: 8 0 5. 94 H = 0 8 6. 06 ] 5. 94 6. 06 28. 08 0. 87 0. 062 0. 03 H = 0. 062 0. 88 0. 03] 0. 03 0. 03 0. 06 Końcowy wektor miennych decyyjnych: 0. 007 x n+ = x n H g = 0. 007 ] 0. 005 Widać, iż metoda Newtona pomimo pewnych błędów np. pomyłka w naku + - w drugiej iteracji ora prybliżanie maciery transformacji, jak również nienacna niesymetrycność maciery Hessego, jak to miało miejsce w pierwsej iteracji, dość sybko się poprawia i jest sybko bieżna i daje taki sam wynik końcowego wektora miennych decyyjnych. 5