1
Planificación:
Materiales:
Conocimientos previos:
Sistemas de Ecuaciones
4.5 Teoría+1,5 Prácticas+6 Lab.
MATLAB
Conocimientos de Álgebra: valores y
vectores propios, normas, sistemas
lineales, determinantes, …
Motivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso
Bibliografía
Software
Motivación: Circuito eléctrico
Nudo Ecuación
Malla Ecuación
1
i
1+i
2+i
3=0
124
i
3R
3-i
2R
2+V= 0
3
-i
1+i
4+i
5=0
143
-i
1R
1+i
2R
2-i
4R
4= 0
4
-i
2-i
3-i
4+i
6+i
7=0
345
i
4R
4+i
6R
6-i
5R
5= 0
5
-i
5-i
6+i
8=0
465
-i
5R
6+i
7R
7-i
8R
8= 0
6
-i
7-i
8=0
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
V
1
3
5
6
4
2
I1
I2
I3
I4
I7
I6
I5
I8
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
1
0
0
0
0
0
1
1
0
1
1
1
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
0
0
0
0
1
1
1
8 7 6 5 4 3 2 1 8 7 6 6 5 4 4 2 1 3 2V
i
i
i
i
i
i
i
i
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
Motivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso
Bibliografía
Software
Objetivos
Distinguir las dos grandes familias de métodos de
resolución de sistemas, orígenes, ventajas e
inconvenientes
Entender el significado del condicionamiento,
aprender a estimarlo.y conocer como afecta a los
diferentes métodos.
Utilizar la eliminación gausiana con sus diversas
mejoras, así como familiarizarse con la terminología:
eliminación progresiva, sustitución regresiva, pivote.
Conocer el interés de los métodos de factorización en
el cálculo de determinantes y matrices inversas.
Saber qué condiciones debe cumplir un algoritmo
iterativo para ser consistente y convergente.
Conocer la descomposición matricial que origina los
métodos de Jacobi, Gauss-Seidel y relajación,
entendiendo las ventajas que habitualmente tienen los
segundos sobre el primero.
Interpretar el concepto de relajación y su relación con
el radio espectral.
Motivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso
Bibliografía
Software
Temario
Cuestiones previas de análisis matricial
Tipos de matrices - Valores propios - Normas vectoriales y
Sistemas lineales: Métodos directos
El método de eliminación de Gauss – Técnicas de pivoteo: parcial,
escalado y total - Evaluación del número de operaciones -
Interpretación matricial del método de Gauss - Método de
Gauss-Jordan - Factorización matricial: LU, LDL’ y LL’ -
Condicionamiento de un sistema lineal - Cotas de error -
Aplicaciones al cálculo de la inversa y del determinante de una
matriz
Sistemas lineales: Métodos iterativos
Introducción - Sucesiones vectoriales y matriciales - Convergencia
de un método iterativo - Velocidad media de convergencia - Test de
parada - Métodos iterativos de Jacobi, Gauss-Seidel y relajación -
Análisis de la convergencia - Comparación de los métodos directos
con los métodos iterativos.
Sistemas no lineales
Introducción – Métodos de punto fijo – Métodos de Newton y
casi-Newton – Métodos de descenso.
Motivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso
Bibliografía
Software
Definiciones elementales
Sea A un elemento perteneciente al espacio vectorial de las
matrices cuadradas cuadrada de orden n sobre el cuerpo de los
complejos:
–
El polinomio característico se define por
–
Los autovalores de A son las raíces del polinomio característico
–El espectro de A es el conjunto de autovalores
–
Autovector x asociado al valor propio
es todo vector no nulo
verificando
–
Radio espectral Radio espectral de A, , es el máximo de sus
autovalores, en módulo
–
Traza es la suma de los términos de la diagonal
nM
A
A
I
A
det
P
x
x
x
/
0
:
A
/
0
)
(
A
iP
A i
A
I x
0
A
x
x
i i
(A
)
max
( )
( )
i iitraza
A
tr
A
a
Tmas:
–tr(AB)=tr(BA)
–tr(A+B)=tr(A)+tr(B)
–|AB|=|BA|=|A| |B|
Definiciones y Tmas Normas Métodos RepresentaciónMotivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso
Bibliografía
Software
Diagonal
Tridiagonal
Tipos especiales de matrices (I)
n na
a
a
a
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
3 3 2 2 1 1
j
0
i
a
j
i
n n n na
a
a
a
a
a
a
a
a
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1 3 3 2 3 3 2 2 2 1 2 2 1 1 10
1
j
i
a
j
i
n n n n na
a
a
a
a
a
a
a
a
a
3 2 1 3 3 2 3 1 3 2 2 1 2 1 10
0
0
0
0
0
0
j
i
a
j
i
n n n n n n n n n na
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
3 2 1 1 3 1 2 1 1 1 3 3 2 3 1 3 3 2 2 2 1 2 2 1 1 10
0
0
0
0
1
j ia
j
i
Triangular Inf. (Sup) Hexember Inf. (Sup.)
Definiciones y Tmas
Normas Métodos
7
Motivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso
Bibliografía
Software
Tipos especiales de matrices (II)
Regular: |A|
0
Simétrica: A=A
THermítica: A=A
*con A
*=conj(A
T)
Ortogonal: A
-1=A
TUnitaria: AA
*=A
*A=I
A
-1=A
*
Normal: AA
T=A
TA
Definida positiva (negativa):
Semidefinida positiva (negativa):
Semidefinida negativa
Definida negativa
0
n:
T0
i( ) :
i0
x
x Ax
A
0
n:
T0
i( ) :
i0
x
x Ax
A
0
n:
T0
i( ) :
i0
x
x Ax
A
0
n:
T0
i( ) :
i0
x
x Ax
A
Criterio de Sylvester
(Definida positiva)
1 2 1 1 1 1 2 2 2 2 1 20
:
0
0,
1, 2,
k k n T ka
a
a
a
a
a
x
x Ax
k
n
a
a
a
Definiciones y Tmas Normas Métodos RepresentaciónMotivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso
Bibliografía
Software
Propiedades
T
ma:
Si A es una matriz cuadrada, existe una matriz
unitaria U tal que la matriz U
-1AU es triangular
T
ma:
Si A es una matriz normal, existe una matriz
unitaria U tal que la matriz U
-1AU es diagonal
T
ma:
Si A es una matriz real, existen dos matrices
ortogonales U y V tal que la matriz U
-1AV es diagonal
T
ma:
Si A es una matriz simétrica, existe una matriz
ortogonal U tal que la matriz U
-1AU es diagonal
T
made Rouché-Frobenius
Dado el sistema Ax=b
Solución única (Compatible determinado)
rango(A)=rango(Ab)=Nº incog.
Infinitas soluciones (Compatible indeterminado)
rango(A)=rango(Ab)<Nº incog
Sin solución única (Incompatible)
rango(A)<rango(Ab)
Definiciones y Tmas
Normas Métodos
Motivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso
Bibliografía
Software
Se denomina norma vectorial a toda aplicación de un espacio
vectorial en los reales que cumple las condiciones siguientes:
– La norma de cualquier vector es mayor o igual que cero y solo se anula cuando el vector es el nulo
– La norma de un escalar por un vector es igual al valor absoluto del escalar por la norma del vector
– La norma de la suma es menor o igual a la suma de las normas
Ejemplos en R
n:
Normas vectoriales: definición y ejemplos
0
0
0
x
x
x
E
K
x
x
x
E
,
y
x
y
x
y
x
p
n
i
p
i
p
x
x
1
n i ix
x
1 1
n i ix
x
1 2 2x
x
i
n
,..
1
i
sup
:
Definiciones y Tmas Normas Métodos RepresentaciónMotivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso
Bibliografía
Software
Normas vectoriales: Normas equivalentes
Dos normas y son equivalentes cuando existen valores
reales
y
tales que
Todas las normas vistas son equivalentes en R
n, es más
– Ejemplo
E
x
x
x
x
1 2 1 2 1 2 11
nn
n
C
n
n
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 1 i 1,.. n i 1,.. n 1 2 1 2 45 27 11 1 39 26 149 45, 27,11, 1, 39, 26 45 27 11 1 39 26 71.225 sup sup 45, 27,11,1, 39, 26 45 45 149 6 45 45 71.225 6 45 1 n i i n i i i v v v v v v v n n n
x x x x x x x x 1 6 1 149 71.225 6 149 45 71.225 149 n x x x x Demo Definiciones y Tmas Normas Métodos RepresentaciónMotivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso
Bibliografía
Software
Normas vectoriales: significado geométrico
-2 -1 0 1 2 -2 -1 0 1 2 Norma 1 -2 -1 0 1 2 -2 -1 0 1 2 Norma 2 -2 -1 0 1 2 -2 -1 0 1 2 Norma 1 1
1
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
n i ix
x
x
y
x
y
x
y
x
y
x
y
x
y
x
y
x
y
x
y
2 2 1 2 2 n i ix
x
x
y
i 1,..nsup
max
,
ix
x
x y
Definiciones y Tmas Normas Métodos RepresentaciónMotivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso
Bibliografía
Software
Normas matriciales: definición y ejemplos
Se denomina norma matricial a toda aplicación del espacio vectorial de
las matrices de orden n en los reales que cumple las condiciones
siguientes:
– La norma de cualquier matriz es mayor o igual que cero y solo se anula cuando la matriz es la nula
– La norma de un escalar por una matriz es igual al valor absoluto del escalar por la norma de la matriz
– La norma de la suma es menor o igual a la suma de las normas
– La norma del producto es menor o igual que el producto de las normas
Ejemplo: Norma de Frobenius
0
0
0
A
A
A
nK
M
A
A
A
n,
M
A B
A
B
A B
:
nR
n,
M
A B
A
B
A B
2
n n ij Ea
A
Definiciones y Tmas Normas Métodos RepresentaciónMotivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso
Bibliografía
Software
Normas matriciales subordinadas
Def.:Si es una norma vectorial sobre C
nentonces se
define una norma matricial sobre el conjunto de las
matrices cuadradas de orden n, denominada norma
subordinada, mediante
Ax
x
Ax
A
x
E
x
E
x
1
sup
sup
x
Ejemplos:
(máximo de columnas)
(radio espectral de la normal)
(máximo de filas)
1 1 1 1 1 1sup
max
n j i j n x iA
A x
a
2 * 2 2 1sup
xA
A x
A A
1 1 1sup
max
n j i i n x jA
A x
a
DemoNota: las normas matriciales no verifican
(ver ejemplo siguiente)
2 1A
A
A
Definiciones y Tmas Normas Métodos RepresentaciónMotivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso
Bibliografía
Software
Normas 1: ejemplo
A
1
4
1 1 1max
max
3
1 ,
2
4
max 4, 6
6
n j i j n i
a
A
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 13
2
3
2
sup
sup
sup
1
4
4
sup 3
2
4
sup 2
3
2 0 1 3
6
x y x yx
x
y
y
x
y
x
y
x
y
x
y
x
x
y
y
x x xA
A x
Definiciones y Tmas Normas Métodos RepresentaciónMotivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso
Bibliografía
Software
Normas 2: ejemplo
A
1
4
2 2 2 1 2 2 2 2 2 23
2
cos
3cos
2sin
sup
sup
sup
1
4
sin
cos
4sin
sup
3cos
2sin
cos
4sin
sup 10 10sin
20sin
cos
sup 10 10sin
10sin 2
5.1167
xA
A x
* 2 1 * * 2 *26.1803
5.1167
13
11
11
17
30
100
3.8197,26.1803
j n xA A
A A
P A A
x
x
A A
A
Definiciones y Tmas Normas Métodos RepresentaciónMotivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso
Bibliografía
Software
Normas infinito: ejemplo
A
1
4
1
1
max
max
3
2 ,
1
4
max 5,5
5
n j i i n j
a
A
1 1 1 max , 1 max , 13
2
3
2
sup
sup
sup
1
4
4
sup
3
2 ,
4
sup
5, 5
5
x y x yx
x
y
y
x
y
x
y
x
y
x x xA
A x
1 2 1 1 1 1 1 * 2 2 1 1 1 1 sup max 6 sup 5.1167 sup max 5 n j i j n x i x n j i i n x j A A x a A A x A A A A x a
Definiciones y Tmas Normas Métodos RepresentaciónMotivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso
Bibliografía
Software
Clasificación de los métodos
Métodos directos
–
Convierten el sistema inicial en otro u otros
equivalentes, pero más simples de resolver
–
Operaciones de equivalencia
Multiplicar una ecuación por un escalar
Intercambiar el orden de dos ecuaciones
Sumar una ecuación a otra
–
Obtienen la solución “exacta” en un número finito
de pasos (dependen sólo del orden del sistema)
Métodos iterativos
–
Transforman el sistema inicial para poder aplicar
punto fijo
–
El número de pasos para obtener la solución
“aproximada” depende del error admisible
Definiciones y Tmas
Normas
Métodos
Motivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso
Bibliografía
Software
Representación matricial
1 2 3 4 1 1 1 2 1 3 1 4 1 1 1 2 3 4 2 1 2 2 2 3 2 4 2 2 1 2 3 4 3 1 3 2 3 3 3 4 3 3 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 1 1 1 1 1 2 3 2 2 2 2 1 3 3Sistema de Ecuaciones
n n n n n n n n n n n n n n n na x
a x
a x
a x
a x
b
a x
a x
a x
a x
a x
b
a x
a x
a x
a x
a x
b
a x
a x
a x
a x
a x
b
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
1 1 2 2 2 3 3 3 3 3 1 2 3 1 2 3 1 1 1 1 1 1 2 3 2 2 2 2 2 1 2 3 3 3 3 3 3 1 2 3Representación Matricial
n n n n n n n n n n n n n n n n nx
b
x
b
x
b
a
a
x
b
a
a
a
a
b
a
a
a
a
b
a
a
a
a
b
a
a
a
a
b
a
a
a
a
Matriz Ampliada
Definiciones y Tmas Normas Métodos RepresentaciónMotivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso
Bibliografía
Software
Método de Cramer
Cálculo del determinante
Operaciones
– n+1 determinantes de orden n con n cocientes
– Cada uno genera n determinantes de orden n-1 junto con (n-1) sumas y n productos
Total
– Productos: (n+1)! – Sumas n! 1 2 3 1 1 1 1 1 1 1 2 3 2 2 2 2 2 2 1 2 3 3 3 3 3 3 3 1 2 3 n n k n k n n n n n n n x b a a a a x b a a a a x b x b x a a a a x b a a a a A A A 1 2 3 1 2 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3 1 2 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 3 1 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 1 2 3 1 2 3 k n n k n n k n n k k n n n n n n n n n n n n a a a a a a a a b a a a a a a a a a b a a a a a a a a a b a a a a a a a a a b a A A
2 3 1 3 2 2 2 1 1 1 2 3 1 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 3 3 1 2 2 2 1 1 2 2 3 3 1 2 2 3 1 3 1 n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n a a a a a a a a a a a a a A a A a A a A A A a a a a a a A20
Motivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso
Bibliografía
Software
triangulares
1 1 2 2 3 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 1 1 2 2 2 2 2 1 2 1 1 2 3 3 3 3 1 3 2 3 3 3 3 3 1 2 3 1 1 2 1 0 0 0 0 0 0 n n a a a n n n n k n n n n n a n k k x b x b a x b a x x b a a x b a x a x x b a a a x b a a a a x b a x
1 1 1 2 2 2 3 3 3 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 n n n b a b a b a n b n n n n a x x b a x x b a x b a x x b a x
1 1 2 2 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 1 1 2 1 2 2 2 1 2 2 2 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 n n n n n n n a n n n n n n a n n n n n n n n n n n a n n n n n n n n n n n n n x b x b a a a a x b a x x b x b a x a a a x b a a x b a
2
1 i n n n n k i a i i k a x x b a x
Operaciones:
n
½n(n-1)
½n(n-1)+
Inferior:
descenso
Superior:
remonte
Operaciones
: n
Motivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso
Bibliografía
Software
Método de Gauss
El sistema equivalente es triangular superior
Opera para anular los coeficientes por debajo de la diagonal
– Anular el elemento de la fila j-esima bajo la primera diagonal
Operaciones: 1 cociente, n productos y n sumas para (n-1) filas
– Anular el elemento de la fila j-esima bajo la diagonal i-esima
1 2 3 1 2 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3 1 2 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 2 3 1 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 1 1 1 2 3 2 3 1 2 3 0 ª ª 1ª n n n n n n j n n j j j j j j j j n n n n n n b a a a a a a a a b a a a a a a a a b a a a a a a a a a m a b a a a a j j m a a a b a a a a 1 2 3 1 2 3 j n n n n n n b b b b b a a a a 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 ª ª ª 0 0 0 0 i i n i i n i i n i i i i i i n i j i i i n i i i i i i n j j j i n n n n b a a a a a a a a b a a a b a a a m b a a a j j m i b a a b a a 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 i i n i i i i i n i i i i n i i i n j j i n n n n b b a a a b a a b a a b a b a a - Método de Gauss - Técnicas de pivoteo - Gauss-Jordan
Motivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso
Bibliografía
Software
Operaciones
Convertir el sistema en triangular
Resolución de un sistema triangular
Total
Un sistema de orden 9 requiere 240 productos
Un sistema de orden 100 requiere 333.300 productos
2 1 1 1 1 1 1 1 3 2 1 1 1 2 2 1 1 1 11
1
2
2
1 2
1
2
3
,
6
6
n n n n i j i i i n n n n i j i i in n
n
n
n i
i
n n
n
n
n
n
n i
n i
i
2,
2
n
n
n
2 2 2 3 2 2 3 32
2
2
2
3
,
6
2
3
3
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
- Método de Gauss - Técnicas de pivoteo - Gauss-JordanMotivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso
Bibliografía
Software
Ejemplo del método de Gauss
1 2 1 2 2 2
2
4
1
4 15
2ª
1ª
1
1
3
5 10
3ª
1ª
1
3
2
2
1
4ª
1ª
2
5
2
4 22
5 35 2 2 1 5 17 3 2 2 9 32
4
1
4 15
0
3
7
3ª
2ª
0
1
4
4ª
2ª
0
9
3
8 37
2 3 4 1 35 5 5 35 2 2 3 4 2 2 2 5 19 43 43 19 3 3 3 4 3 3 529 529 5 3 10 5 3 415
4
1
4
1
2
2
4
1
4
15
7
0
3
7
2
3
0
0
1
0
0
0
2
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
5 35 2 2 5 19 43 3 3 3 21 31 21 2 2 2 5 32
4
1
4
15
0
3
7
0
0
0
0
13
4ª
3ª
- Método de Gauss - Técnicas de pivoteo - Gauss-JordanMotivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso
Bibliografía
Software
Justificación
Se denomina pivote al término de la diagonal que anula las columnas
Debido a los errores inherentes a la representación limitada de un
número en el ordenador, es conveniente no dividir por números
"pequeños". Interesa que el pivote sea (en valor absoluto) muy alto
para disminuir la propagación de errores en la división.
Ejemplo:
1 2 1 1 2 20.003
59.14
59.17
10
5.291
6.13
46.78
1
x
x
x
x
x
x
1 1 20.003
59.14
59.17
5.291
1763.6
1764
0
104300
104400
0.003
0.003
59.17
59.2
10
1.001
59.14 1.001
59.2
x
b
m
x
x
x
A
Resolución con 4 cifras decimales e intercambio de filas
4 1 1 2
5.291
6.13 46.78
0.003
5.670 10
0.003
59.14 59.17
5.291
5.291
46.78
6.13
10
5.291
6.13 46.78
1.000
6.13 1.000
6 '13
0
59.14 59.14
m
x
x
x
Resolución con 4 cifras decimales
- Método de Gauss
- Técnicas de pivoteo - Gauss-Jordan
Motivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso
Bibliografía
Software
Algoritmo de Gauss y modificaciones
ENTRADA: Matriz ampliada A
SALIDA:
Solución x, o mensaje de indeterminación
ALGORITMO
1.
Repetir para todas las filas {Proceso de triangularización}
2.Encontrar el pivote y su fila
3.
Si el pivote es nulo PARAR 'No existe solución única'
4.
Si la fila/columna actual no es la del pivote, intercambiarlas
5.Repetir desde la fila actual hasta la ultima
6.
Calcular el coeficiente m
7.
Anular el elemento combinando ambas filas
8.Resolver el sistema triangular resultante (Sustitución regresiva)
- Método de Gauss- Técnicas de pivoteo - Gauss-Jordan
Motivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso
Bibliografía
Software
Técnicas de pivoteo (I)
Pivote simple:
Se intercambian filas para
tomar como pivote el mayor
término en valor absoluto de la
columna bajo la diagonal
2
1
3
5
3 6
3
3 1
Pivote doble:
Se intercambian filas y
columnas para tomar como
pivote el mayor término en
valor absoluto de la
submatriz
Se altera el orden de las
soluciones)
Pivote escalado:
Actúa como el pivote simple
pero tomando como término
de comparación el valor
ponderado de la columna,
esto es, dividido entre el
máximo de la fila
5
3 6
2
1
3
3
3 1
1 36
3
5
3
1
2
1
3
3
x x
2
1
3
5
3 6
3
3 1
2
1
3
5
3 6
3
3 1
2 3 5 6 3 3
3
3 1
5
3 6
2
1
3
Algoritmo Algoritmo Algoritmo - Método de Gauss - Técnicas de pivoteo - Gauss-JordanMotivación
Objetivos
Temario
Cuestiones previas Sis. Lin. - Directos
Método de Gauss Factorización Condicionamiento Aplicaciones
Sis. Lin. - Iterativos Métodos Sis. no lineales Punto Fijo Descenso