Blog do Estudante de Atuariais: cálculo numérico
Mostrando postagens com marcador cálculo numérico. Mostrar todas as postagens
Mostrando postagens com marcador cálculo numérico. Mostrar todas as postagens

quinta-feira, 9 de maio de 2019

Cálculo de Raízes em Polinômios


Calcule todas as raízes de x**4 - 1.73*x**2 + 0.46*x + 1.275=0

Descartes:                                                               
P(z)= + - + + T=2
P(-z)= + - - + T=2

Pos   NEg  comp.
2       2       0
2       0       2
0       2       2
0       0       4
1       1       2

Du Gua
K:3   0²<=1*-1.73 falso!
K:2   (-1.73)²<=0*.46 falso!
K:1   0.46²<=-1.73*1.275 falso!
Não há conclusão para raízes complexas!

Lacuna:
K3: 0<1*(-1.73) falso!
Não há conclusão para raízes complexas!

Kojima:
{|-1.73/1|^1/4-2...
{1.31529;0.77194;1..06262}

|z| < 2,37791

Resolução de sistemas de equações lineares: métodos iterativos estacionários - Exercícios Resolvidos


OBSERVAÇÕES:
k= número de interações que demora para convergir à solução do método
norma_r= resíduo
vetor zero no Scilab: zeros(n,1)
matriz identidade (In): eye(n,n)

Rodar os seguintes scripts no SCILAB: sor, jacobi e lu.sem

Exercício 1

CRIAR MATRIZ NO SCILAB

-->A=[-1 0 1;1 0 4; 4 2 1]
 A  =

  - 1.    0.    1. 
    1.    0.    4. 
    4.    2.    1.

-->b=[0;0;1;1]
 b  =

    0. 
    0. 
    1. 
    1.

JACOBI
-->[x,norma_r,k]=jacobi(A,b,[0;0;0;0],1e-10,100)
k=1 norma_r=1.41421
k=2 norma_r=0.5
k=3 norma_r=0.25
k=4 norma_r=0.125
k=5 norma_r=0.0625
k=6 norma_r=0.03125
k=7 norma_r=0.015625
k=8 norma_r=0.0078125
k=9 norma_r=0.00390625
k=10 norma_r=0.00195313
k=11 norma_r=0.000976563
k=12 norma_r=0.000488281
k=13 norma_r=0.000244141
k=14 norma_r=0.00012207
k=15 norma_r=6.10352e-05
k=16 norma_r=3.05176e-05
k=17 norma_r=1.52588e-05
k=18 norma_r=7.62939e-06
k=19 norma_r=3.8147e-06
k=20 norma_r=1.90735e-06
k=21 norma_r=9.53674e-07
k=22 norma_r=4.76837e-07
k=23 norma_r=2.38419e-07
k=24 norma_r=1.19209e-07
k=25 norma_r=5.96046e-08
k=26 norma_r=2.98023e-08
k=27 norma_r=1.49012e-08
k=28 norma_r=7.45058e-09
k=29 norma_r=3.72529e-09
k=30 norma_r=1.86265e-09
k=31 norma_r=9.31323e-10
k=32 norma_r=4.65661e-10
k=33 norma_r=2.32831e-10
k=34 norma_r=1.16415e-10
k=35 norma_r=5.82077e-11
 k  =

    35. 
 norma_r  =

    5.821D-11 
 x  =

    0.125 
    0.125 
    0.375 
    0.375 

EXERCÍCIO 2

-->A=[1 0 0;0 1 0;1 0 1]
 A  =

    1.    0.    0. 
    0.    1.    0. 
    1.    0.    1. 

-->b=[1;0;1]
 b  =

    1. 
    0. 
    1. 

JACOBI
-->[x,norma_r,k]=jacobi(A,b,[0;0;0],1e-10,100)
k=1 norma_r=1.41421
k=2 norma_r=1
k=3 norma_r=0
 k  =

    3. 
 norma_r  =

    0. 
 x  =

    1. 
    0. 
    0. 

-->[x,norma_r,k]=jacobi(A,b,[0;0;0],0.1,100)
k=1 norma_r=1.41421
k=2 norma_r=1
k=3 norma_r=0
 k  =

    3. 
 norma_r  =

    0. 
 x  =

    1. 
    0. 
    0.

GAUSS-SEIDEL
-->[x,norma_r,k]=sor(A,b,[0;0;0],1,1e-10,100)
k=1 norma_r=1.41421
k=2 norma_r=0
 k  =

    2. 
 norma_r  =

    0. 
 x  =

    1. 
    0. 
    0.

EXERCÍCIO 3

-->A=[2 1 3;4 2 4;2 0.99 6]
 A  =

    2.    1.      3. 
    4.    2.      4. 
    2.    0.99    6. 

-->b=[0;2;-3]
 b  =

    0. 
    2. 
  - 3. 

JACOBI
-->[x,norma_r,k]=jacobi(A,b,[0;0;0],1e-10,100)
k=1 norma_r=3.60555
k=2 norma_r=2.28694
k=3 norma_r=1.60957
k=4 norma_r=2.30302
k=5 norma_r=3.25878
k=6 norma_r=5.10364
k=7 norma_r=7.78771
k=8 norma_r=12.0224
k=9 norma_r=18.4758
k=10 norma_r=28.4511
k=11 norma_r=43.7692
k=12 norma_r=67.3697
k=13 norma_r=103.665
k=14 norma_r=159.542
k=15 norma_r=245.511
k=16 norma_r=377.831
k=17 norma_r=581.439
k=18 norma_r=894.796
k=19 norma_r=1377
k=20 norma_r=2119.1
k=21 norma_r=3261.11
k=22 norma_r=5018.57
k=23 norma_r=7723.15
k=24 norma_r=11885.3
k=25 norma_r=18290.4
k=26 norma_r=28147.4
k=27 norma_r=43316.4
k=28 norma_r=66660.3
k=29 norma_r=102584
k=30 norma_r=157869
k=31 norma_r=242946
k=32 norma_r=373874
k=33 norma_r=575360
k=34 norma_r=885430
k=35 norma_r=1.3626e+06
k=36 norma_r=2.09693e+06
k=37 norma_r=3.22699e+06
k=38 norma_r=4.96606e+06
k=39 norma_r=7.64235e+06
k=40 norma_r=1.17609e+07
k=41 norma_r=1.80991e+07
k=42 norma_r=2.78529e+07
k=43 norma_r=4.28632e+07
k=44 norma_r=6.59628e+07
k=45 norma_r=1.01511e+08
k=46 norma_r=1.56217e+08
k=47 norma_r=2.40405e+08
k=48 norma_r=3.69962e+08
k=49 norma_r=5.6934e+08
k=50 norma_r=8.76166e+08
k=51 norma_r=1.34834e+09
k=52 norma_r=2.07499e+09
k=53 norma_r=3.19323e+09
k=54 norma_r=4.91411e+09
k=55 norma_r=7.56239e+09
k=56 norma_r=1.16379e+10
k=57 norma_r=1.79097e+10
k=58 norma_r=2.75615e+10
k=59 norma_r=4.24148e+10
k=60 norma_r=6.52727e+10
k=61 norma_r=1.00449e+11
k=62 norma_r=1.54583e+11
k=63 norma_r=2.37889e+11
k=64 norma_r=3.66092e+11
k=65 norma_r=5.63384e+11
k=66 norma_r=8.66999e+11
k=67 norma_r=1.33424e+12
k=68 norma_r=2.05328e+12
k=69 norma_r=3.15982e+12
k=70 norma_r=4.86269e+12
k=71 norma_r=7.48327e+12
k=72 norma_r=1.15161e+13
k=73 norma_r=1.77223e+13
k=74 norma_r=2.72731e+13
k=75 norma_r=4.1971e+13
k=76 norma_r=6.45898e+13
k=77 norma_r=9.93982e+13
k=78 norma_r=1.52965e+14
k=79 norma_r=2.35401e+14
k=80 norma_r=3.62261e+14
k=81 norma_r=5.57489e+14
k=82 norma_r=8.57929e+14
k=83 norma_r=1.32028e+15
k=84 norma_r=2.0318e+15
k=85 norma_r=3.12676e+15
k=86 norma_r=4.81182e+15
k=87 norma_r=7.40498e+15
k=88 norma_r=1.13956e+16
k=89 norma_r=1.75369e+16
k=90 norma_r=2.69878e+16
k=91 norma_r=4.15319e+16
k=92 norma_r=6.39141e+16
k=93 norma_r=9.83583e+16
k=94 norma_r=1.51365e+17
k=95 norma_r=2.32938e+17
k=96 norma_r=3.58471e+17
k=97 norma_r=5.51657e+17
k=98 norma_r=8.48953e+17
k=99 norma_r=1.30647e+18
k=100 norma_r=2.01054e+18
 k  =

    100. 
 norma_r  =

    2.011D+18 
 x  =

 10^17 *

    2.5055056 
    4.6028788 
    1.0362131

eliminação gaussiana com pivotamento
-->[L,U,P]=lu(A)
 P  =

    0.    1.    0. 
    0.    0.    1. 
    1.    0.    0. 
 U  =

    4.    2.      4. 
    0.  - 0.01    4. 
    0.    0.      1. 
 L  =

    1.     0.    0. 
    0.5    1.    0. 
    0.5    0.    1. 

-->A
 A  =

    2.    1.      3. 
    4.    2.      4. 
    2.    0.99    6. 

-->P*A
 ans  =

    4.    2.      4. 
    2.    0.99    6. 
    2.    1.      3. 

-->L*U
 ans  =

    4.    2.      4. 
    2.    0.99    6. 
    2.    1.      3. 

-->L*U-P*A
 ans  =

    0.    0.    0. 
    0.    0.    0. 
    0.    0.    0. 

-->y=L\(P*b)
 y  =

    2. 
  - 4. 
  - 1. 

-->x=U\y
 x  =

    1.5 
    0.  
  - 1.  

-->A*x
 ans  =

    0. 
    2. 
  - 3. 

-->b
 b  =

    0. 
    2. 
  - 3. 

EXERCÍCIO 4

-->A=[1 -1 0;1 1 -1;0 1 1]
 A  =

    1.  - 1.    0. 
    1.    1.  - 1. 
    0.    1.    1. 

-->b=[1;0;1]
 b  =

    1. 
    0. 
    1. 

-->[x,norma_r,k]=sor(A,b,[0;0;0],0.5,1e-10,100)
k=1 norma_r=1.41421
k=2 norma_r=1.11803
k=3 norma_r=0.612372
k=4 norma_r=0.414578
k=5 norma_r=0.233854
k=6 norma_r=0.143205
k=7 norma_r=0.0796722
k=8 norma_r=0.0462194
k=9 norma_r=0.0253154
k=10 norma_r=0.014219
k=11 norma_r=0.00768946
k=12 norma_r=0.00422864
k=13 norma_r=0.00226407
k=14 norma_r=0.00122679
k=15 norma_r=0.000651677
k=16 norma_r=0.00034929
k=17 norma_r=0.000184373
k=18 norma_r=9.80013e-05
k=19 norma_r=5.14631e-05
k=20 norma_r=2.71755e-05
k=21 norma_r=1.42094e-05
k=22 norma_r=7.46368e-06
k=23 norma_r=3.88849e-06
k=24 norma_r=2.03356e-06
k=25 norma_r=1.0562e-06
k=26 norma_r=5.50335e-07
k=27 norma_r=2.85076e-07
k=28 norma_r=1.48077e-07
k=29 norma_r=7.65273e-08
k=30 norma_r=3.96442e-08
k=31 norma_r=2.04467e-08
k=32 norma_r=1.05675e-08
k=33 norma_r=5.44047e-09
k=34 norma_r=2.80607e-09
k=35 norma_r=1.44233e-09
k=36 norma_r=7.42576e-10
k=37 norma_r=3.81138e-10
k=38 norma_r=1.95911e-10
k=39 norma_r=1.00424e-10
k=40 norma_r=5.15452e-11
 k  =

    40. 
 norma_r  =

    5.155D-11  
 x  =

    1.        
  - 1.819D-12 
    1. 

OU
-->[x,norma_r,k]=sor(A,b,[0;0;0],0.5,1e-1,100)
(VAI DAR MENOS INTERAÇÕES)

EXERCÍCIO 5


-->A=[7.0857 0 0 0;-0.2306 6.9014 0.1961 -3.8461e-4;-1.1529 -1.4669 0.9806 -1.9230e-3;1175.93 776.765 -490.2900 1.96154]
 A  =

    7.0857     0.         0.        0.        
  - 0.2306     6.9014     0.1961  - 0.0003846 
  - 1.1529   - 1.4669     0.9806  - 0.001923  
    1175.93    776.765  - 490.29    1.96154   

-->[L,U,P]=lu(A)
 P  =

    0.    0.    0.    1. 
    0.    1.    0.    0. 
    1.    0.    0.    0. 
    0.    0.    1.    0. 
 U  =

    1175.93    776.765    - 490.29       1.96154   
    0.         7.0537237    0.0999541    4.821D-08 
    0.         0.           3.0206225  - 0.0118195 
    0.         0.           0.           0.0019954 
 L  =

    1.           0.           0.           0. 
  - 0.0001961    1.           0.           0. 
    0.0060256  - 0.6635482    1.           0. 
  - 0.0009804  - 0.0999965    0.1688086    1. 

-->B=[1 0 0 0;0 1 0 0;0 0 1 0;0 0 0 1]
 B  =

    1.    0.    0.    0. 
    0.    1.    0.    0. 
    0.    0.    1.    0. 
    0.    0.    0.    1. 

-->y=L\(P*B) ; x=U\y
 x  =

    0.1411293  - 2.417D-17    4.532D-17  - 3.257D-20 
    0.0000003    0.1389902  - 0.0277918    6.841D-09 
    0.0000214    0.1961088    1.9610146    0.0019609 
  - 84.600831  - 6.0220804    501.16414    0.9999401 

CONFERÊNCIA (os valores devem estar bem próximos de zero)

-->A*x
 ans  =

    1.         - 1.713D-16    3.211D-16  - 2.308D-19 
    6.939D-18    1.           0.         - 5.421D-20 
    0.           0.           1.           2.168D-19 
    0.         - 3.553D-15    0.           1.