Teori ve Örneklerle. Doç. Dr. Bülent ORUÇ

Benzer belgeler
ÖZDEĞERLER- ÖZVEKTÖRLER

İÇİNDEKİLER. Bölüm 2 CEBİR 43

Ç NDEK LER II. C LT KONULAR Sayfa Öz De er Öz Vektör.. 2. Lineer Cebir ve Sistem Analizi...

DENİZ HARP OKULU TEMEL BİLİMLER BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ

Mühendislikte Sayısal Çözüm Yöntemleri NÜMERİK ANALİZ. Prof. Dr. İbrahim UZUN

Matematik I: Analiz und Lineer Cebir I Sömestr Ders Saati D 2 U 2 L 1 AKTS 6 Lisans/ Yüksek Lisans Lisans Dersin Kodu MAT 106 Sömestr 2

1. Hafta SAYISAL ANALİZE GİRİŞ

İleri Diferansiyel Denklemler

İçindekiler Jeofizikte Modellemenin Amaç ve Kapsamı Geneleştirilmiş Ters Kuram ve Jeofizikte Ters Problem Çözümleri

Yrd. Doç. Dr. A. Burak İNNER

İleri Diferansiyel Denklemler

GRAVİTE-MANYETİK VERİLERİNE ÇEŞİTLİ MODELLERLE YAKLAŞIM AN APPROACH FOR THE GRAVITY-MAGNETIC DATA WITH VARIOUS MODELS

İleri Diferansiyel Denklemler

Ders: MAT261 Konu: Matrisler, Denklem Sistemleri matrisi bulunuz. olmak üzere X = AX + B olacak şekilde bir X 1.

T.C. ANKARA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ JEOFİZİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ BİTİRME ÖDEVİ II ELEKTRİK SONDAJI VERİLERİNİN BİR BOYUTLU TERS ÇÖZÜMÜ

DENİZ HARP OKULU TEMEL BİLİMLER BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ

3. BÖLÜM MATRİSLER 1

Matris Analizi (MATH333) Ders Detayları

Cebir 1. MIT Açık Ders Malzemeleri

Özdeğer ve Özvektörler

HATA VE HATA KAYNAKLARI...

Lineer Cebir (MATH275) Ders Detayları

Salim. Yüce LİNEER CEBİR

DENİZ HARP OKULU TEMEL BİLİMLER BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ

LİSE MATEMATİK SOYUT CEBİR LİNEER CEBİR

JEOFİZİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜM LABORATUVARLARINDA DÖNER SERMAYE KAPSAMINDA YAPILAN İŞLERİN GÜNCEL FİYAT LİSTESİ

İleri Diferansiyel Denklemler

İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ Bölüm 1 SAYILAR 11 Bölüm 2 KÜMELER 31 Bölüm 3 FONKSİYONLAR

İÇİNDEKİLER KISIM 1: BİRİNCİ MERTEBE ADİ DİFERENSİYEL DENKLEMLER

Ç NDEK LER I. C LT KONULAR Sayfa 1. Lineer Cebire Giri Lineer Denklem Sistemlerinin Elemanter lemlerle Çözümü

7. BÖLÜM İÇ ÇARPIM UZAYLARI İÇ ÇARPIM UZAYLARI İÇ ÇARPIM UZAYLARI İÇ ÇARPIM UZAYLARI .= Genel: Vektörler bölümünde vektörel iç çarpım;

SAYISAL ÇÖZÜMLEME Yrd. Doç. Dr. Adnan SONDAŞ Sayısal Çözümleme

ÖABT Lineer Cebir KONU TESTİ Matris Cebiri

4. BÖLÜM DOĞRUSAL DENKLEM SİSTEMLERİ

28/04/2014 tarihli LYS-1 Matematik-Geometri Testi konu analizi SORU NO LYS 1 MATEMATİK TESTİ KAZANIM NO KAZANIMLAR 1 / 31

Lineer Cebir II (MATH232) Ders Detayları

LİNEER CEBİR. Ders Sorumlusu: Doç.Dr.Kemal HACIEFENDİOĞLU. Ders Notu: Prof. Dr. Şaban EREN

ii) S 2LW 2WH 2LW 2WH S 2WH 2LW S 3( x 1) 5( x 2) 5 3x 3 5x x Maliye Bölümü EKON 103 Matematik I / Mart 2018 Proje 2 CEVAPLAR C.1) C.

İÇİNDEKİLER. Bölüm 1 MATEMATİKSEL İKTİSADA GİRİŞ İktisat Hakkında İktisatta Grafik ve Matematik Kullanımı 13

Prof.Dr. ÜNAL ERKAN MUMCUOĞLU.

x 1,x 2,,x n ler bilinmeyenler olmak üzere, doğrusal denklemlerin oluşturduğu;

Sayısal Analiz I (MATH521) Ders Detayları

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ SİVİL HAVACILIK ANABİLİM DALI YENİ DERS ÖNERİSİ/ DERS GÜNCELLEME

Bölümümüz KTÜ Döner Sermaye Başkanlığı üzerinden yapacağı işler ve fiyatlandırma listesi

SAYISAL ANALİZ. Doç. Dr. Cüneyt BAYILMIŞ. Sayısal Analiz. Doç.Dr. Cüneyt BAYILMIŞ

KISIM I BÖLÜM 1 BÖLÜM 2 GENEL MATEMATİK ANALİZ - I. 1. kümeler...3 KONU TESTİ B. Bağıntı c. Sınırlı Kümeler Alan Bilgisi Yayınları

İç-Çarpım Uzayları ÜNİTE. Amaçlar. İçindekiler. Yazar Öğr. Grv. Dr. Nevin ORHUN

YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI - III

Math 103 Lineer Cebir Dersi Final Sınavı

Dersin Adı Teorik Uygulama Kredi AKTS BLM Fizik

Sayısal Analiz (MATH381) Ders Detayları

Yrd. Doç. Dr. A. Burak İNNER

Math 103 Lineer Cebir Dersi Final Sınavı

CEBİR ÇÖZÜMLÜ SORU BANKASI

önce biz sorduk KPSS Soruda soru ÖABT İLKÖĞRETİM MATEMATİK SOYUT CEBİR - LİNEER CEBİR Eğitimde 30.

Matris Cebiriyle Çoklu Regresyon Modeli

MIT Açık Ders Malzemeleri Bu materyallerden alıntı yapmak veya Kullanım Koşulları hakkında bilgi almak için

Uyarlanır Sistemler and Sinyal İşleme (EE 424) Ders Detayları

x 0 = A(t)x + B(t) (2.1.2)

8. HAFTA BLM323 SAYISAL ANALİZ. Okt. Yasin ORTAKCI.

GEO182 Lineer Cebir. Matrisler. Matrisler. Dersi Veren: Dr. İlke Deniz Derse Devam: %70. Vize Sayısı: 1

İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ Bölüm 1 KÜMELER Bölüm 2 SAYILAR

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ YAYINLARI NO: 203

İÇİNDEKİLER. ÖNSÖZ... iii İÇİNDEKİLER... v

2.3. MATRİSLER Matris Tanımlama

Kısıtsız Optimizasyon OPTİMİZASYON Kısıtsız Optimizasyon

SAYISAL ÇÖZÜMLEME. Sayısal Çözümleme

m=n şeklindeki matrislere kare matris adı verilir. şeklindeki matrislere ise sütun matrisi denir. şeklindeki A matrisi bir kare matristir.

DOĞRUSAL OLMAYAN PROGRAMLAMA -I-

. [ ] vektörünü S deki vektörlerin bir lineer

METASEZGİSEL YÖNTEMLER

Cebir 1. MIT Açık Ders Malzemeleri

Önsöz. Mustafa Özdemir Antalya 2016

GÜZ DÖNEMİ ARASINAV SORULARI. 1. Sayısal çözümleme ve fonksiyonu tanımlayarak kullanıldığı alanları kısaca açıklayınız?

Jeofizik Mühendisliği Bölümü ve Çok Disiplinli Çalışma Alanları

KUADRATİK FORM. Tanım: Kuadratik Form. Bir q(x 1,x 2,,x n ) fonksiyonu

Prof. Dr. Mahmut Koçak.

Ege Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Kontrol Sistemleri II Dersi

PERGEL YAYINLARI LYS 1 DENEME-6 KONU ANALİZİ SORU NO LYS 1 MATEMATİK TESTİ KAZANIM NO KAZANIMLAR

ÖRNEKLER-VEKTÖR UZAYLARI 1. Çözüm: w=k 1 u+k 2 v olmalıdır.

Şimdi de [ ] vektörünün ile gösterilen boyu veya büyüklüğü Pisagor. teoreminini iki kere kullanarak

Üç yol için P1 tablosu önerilen ders taslaklarını verir. Listenin sol üç kolonu her yol için önerilen kısımlardır.

UYGULAMALI ELASTİSİTE TEORİSİ

HESSİEN MATRİS QUADRATİK FORM MUTLAK ve BÖLGESEL MAKS-MİN NOKTALAR

Okut. Yüksel YURTAY. İletişim : (264) Sayısal Analiz. Algoritma & Matlab.

Ders Adı Kodu Yarıyılı T+U Saati Ulusal Kredisi AKTS

Math 103 Lineer Cebir Dersi Final Sınavı

FEN BİLİMLERİ BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

BİRİNCİ BASIMA ÖN SÖZ

FİNAL SORULARI GÜZ DÖNEMİ A A A A A A A

T.C. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Jeofizik Mühendisliği Bölümü AKTİF EĞİTİM MODÜL İÇERİKLERİ MODÜL 111: MADDE VE ÖLÇME (3 HAFTA)

Lineer Cebir (MATH 275) Ders Detayları

12.SINIF A VE B GRUBU MATEMATİK-GEOMETRİ DERSİ KURS KONULARI VE TESTLERİ

5. RITZ metodunun elemana uygulanması, elemanın rijitlik matrisi

3. Ders. Mahir Bilen Can. Mayıs 11, Önceki Dersteki Sorular ile İlgili Açıklamalar

Elde edilen jeolojik bilgilerin sahada gözlenmesi ve doğrulanması, yeni bulgularla zenginleştirilmesi çalışmalarını kapsamaktadır.

13. Karakteristik kökler ve özvektörler

INS13204 GENEL JEOFİZİK VE JEOLOJİ

Zaman Ortamı Yapay Uçlaşma (Time Domain Induced Polarization) Yöntemi

Transkript:

Teori ve Örneklerle JEOFİZİKTE MODELLEME Doç. Dr. Bülent ORUÇ Kocaeli-2012

İÇİNDEKİLER BÖLÜM 1 Sayısal Çözümlemeye Genel Bakış 1 1.2. Matris Gösterimi. 2 1.2. Matris Transpozu. 3 1.3. Matris Toplama ve Çıkarma. 4 1.4. Matris Çarpımı.. 4 1.5. Bazı Özel Matrisler... 5 1.5.1. Köşegen Matris... 5 1.5.2. Birim Matris 5 1.5.3. Simetrik ve Asimetrik Matris. 6 1.5.4. Alt ve Üst Üçgen Matris 6 1.6. LU Ayrışım Yöntemi ile Alt ve Üst Üçgen Matrislerin Hesaplanması 7 1.7. Matris Determinantı.. 10 1.7.1. LU Ayrışım Yöntemi ile Determinant Hesaplanması.... 11 1.8. Matris Rankı. 12 1.9. Matris Tersi.. 12 1.9.1. LU Ayrışım Yöntemi ile Matris Tersinin Hesaplanması.. 14 1.10. Vektörel Analiz.. 18 1.10.1. Vektör Uzayları ve Alt Uzaylar.. 18 1.10.2. Vektör Normu. 19 1.10.3. Vektörlerin Dış Çarpımı.. 19 1.10.4. Vektörel Çarpım. 20 1.10.5. Vektörlerin İç Çarpımı (Skaler Çarpım). 21 1.10.6. Ortogonal (Dik) Vektörler.. 22 1.10.7. Ortonormal Vektörler. 24 1.11. Ortogonal Matrisler 26 1.11.1. Gram-Schmidt Yöntemi ile Ortogonal Matrislerin Hesaplanması.. 26 1.12. Özdeğerler ve Özvektörler.. 30 1.13. QR Ayrışımı 33 1.13.1. QR Ayrışımı ile Özdeğer Hesaplanması.. 35

1.14. Tekil Değer Ayrışımı (SVD) 36 1.15. Doğrusal Bağıntılar Sistemi. 41 1.15.1. İyi ve Kötü Koşullu Doğrusal Bağıntılar Sistemleri 42 1.15.2. Aşırı Tanımlı Doğrusal Bağıntılar Sistemi ve Normal Bağıntılar 45 1.15.2.1. Normal Bağıntıların Geometrik Olarak Elde Edilmesi 47 1.15.2.2. Normal Bağıntıların QR Ayrışımı ile Çözümü. 56 1.15.2.3. Normal Bağıntıların SVD Yöntemi ile Çözümü 58 1.16. Eksik Tanımlı Doğrusal Bağıntılar Sistemi ve Minimum Norm Çözümü 60 1.16.1. Eksik Tanımlı Sistemlerin QR Ayrışımı ile Çözümü.. 62 1.16.2. Eksik Tanımlı Sistemlerin SVD Yöntemi ile Çözümü 63 1.17. Optimizasyon.. 64 1.17.1. Endik İniş Yöntemi ile Doğrusal Optimizasyon. 65 1.17.2. Eşlenik Gradyent Yöntemi ile Doğrusal Optimizasyon.. 69 1.17.2.1. Eşlenik Gradyent Yönteminin Enküçük Kareler Çözümü 76 1.17.3. Endik İniş Yöntemi ile Doğrusal Olmayan Optimizasyon.. 79 1.17.4. Eşlenik Gradyent Yöntemi ile Doğrusal Olmayan Optimizasyon 84 1.17.5. Lokal ve Global Minimumların Doğrusal Olmayan Optimizasyonu... 88 1.17.5.1. Endik İniş Yöntemi ile Lokal ve Global Optimizasyon 88 1.17.5.2. Eşlenik Gradyent Yöntemi ile Lokal ve Global Optimizasyon 90 1.18. Türev... 91 1.18.1. Sonlu Farklar Yöntemiyle Yaklaşık Türevler.. 93 1.18.1.1. Bir Boyutlu Poisson Diferansiyel Denkleminin Çözümü.. 97 1.19. Newton-Raphson Yöntemi. 104 1.19.1. Doğrusal Olmayan Bağıntılar Sisteminin Çözümü. 106 1.19.2. Newton-Raphson Yönteminin Yakınsama Oranı.... 112 BÖLÜM 2 Düz Çözüm... 114 2.1. İki Boyutlu Poligonal Modellerin Gravite Anomalilerinin Hesaplanması.. 120 2.2. İki Boyutlu Poligonal Modellerin Manyetik Anomalilerinin Hesaplanması.. 128 2.3. Manyetotellürik Yöntemde Düz Çözüm.. 130

2.3.1. Yatay Tabakalı Ortamlarda Görünür Özdirenç ve Faz Eğrisinin Hesaplanması.. 134 2.4. Schlumberger Diziliminde Elektrik Özdirenç ve Düz Çözüm 137 2.4.1. Doğrusal Filtrelerle Görünür Özdirenç Eğrilerinin Hesaplanması... 141 2.5. Yoğunluk ve Sismik Hızlardan Yansıma Sismogramlarının Hesaplanması.... 146 2.6. Bir Boyutlu Isı Denkleminin Sonlu Farklarla Çözümü ve Düz Çözüm... 155 2.6.1. Açık Çözüm.... 157 2.6.2. Kapalı Çözüm.... 161 BÖLÜM 3 Ters Çözüm.. 166 3.1. Doğrusal Ters Çözüm. 168 3.1.1. Ayrıklaştırma ve Ayrık Verilerin Doğrusal Ters Çözümü.. 169 3.1.2. Enküçük Kareler Yöntemi ile Doğrusal Ters Çözüm.. 172 3.1.3. Gravite Verilerinin Doğrusal Ters Çözümü. 174 3.1.3.1. Bir Boyutlu Doğrusal Ters Çözüm... 174 3.1.3.2. İki Boyutlu Doğrusal Ters Çözüm... 177 3.1.4. Manyetik Verilerin Doğrusal Ters Çözümü. 182 3.1.4.1. Bir Boyutlu Doğrusal Ters Çözüm... 182 3.1.4.2. İki Boyutlu Doğrusal Ters Çözüm... 183 3.1.5. Sismometre Kayıtlarının Doğrusal Ters Çözümü. 190 3.1.6. Sismik Tomografi. 192 3.1.6.1. Doğrusal Tomografi.. 194 3.1.7. Sismik Yansıma Verilerinde Ters Filtreleme... 199 3.1.7.1. Enküçük Kareler Yöntemi ile Ters Filtreleme.. 206 3.1.7.1.1. Wiener Filtreleri. 209 3.1.8. Enküçük Kareler Yöntemi ile Veri Çakıştırma 214 3.1.8.1. Bir Boyutlu Veri Çakıştırma.. 215 3.1.8.2. İki Boyutlu Veri Çakıştırma.. 224 3.1.9. Yinelemeli Enküçük Kareler Doğrusal Ters Çözümü. 232 3.1.10. Yinelemeli Minimum Norm Doğrusal Ters Çözümü. 233

3.2. Doğrusal Olmayan Ters Çözüm. 233 3.2.1. Enküçük Kareler Yöntemi ile Doğrusal Olmayan Ters Çözüm.. 243 3.2.1.1. Ağırlıklı Enküçük Kareler Yöntemi. 249 3.2.1.1.1. Parametre ve Veri Ağırlıklandırma 251 3.2.1.2. Sönümlü Enküçük Kareler Yöntemi (Marquardt-Levenberg Yöntemi)... 253 3.2.1.3. Sönümlü Ağırlıklı Enküçük Kareler Yöntemi.. 256 3.2.1.4. SVD Yöntemi ile Doğrusal Olmayan Ters Çözüm 257 3.2.1.5. Sönümlü Enküçük Kareler Yönteminin SVD Çözümü 263 3.3. Parametre ve Veri Ayırımlılığı 264 3.3.1. Doğrusal Ters Çözümde Ayırımlılık 265 3.3.2. Doğrusal Olmayan Ters Çözümde Ayırımlılık 269 3.3.2.1. SVD Yönteminde Ayırımlılık 269 3.3.2.1.1. Sıfırdan Farklı Tekil Değerlere Göre Sınıflandırma... 271 3.3.2.2. Sönümlü Enküçük Kareler Yönteminin SVD Çözümünde Ayırımlılık 280 3.4. Duyarlılık Matrisinin Sayısal Türev ile Hesaplanması.. 300 3.4.1. Manyetotellürik ve Elektrik Özdirenç Ters Çözümünde Yaklaşık Türevler 303 3.5. Jeofizik Modellemede Optimizasyon.. 306 3.5.1. Endik İniş Yöntemiyle Optimizasyon.. 307 3.5.2. Eşlenik Gradyent Yöntemiyle Optimizasyon... 312 Kaynaklar. 319 Ek (MATLAB Bilgisayar Programları).... 325

ÖNSÖZ Yerküre, insanın var oluşundan beri birçok sorularına yanıt aradığı, çokça kafa yorduğu bir alandır. Çünkü insan yeryüzü ve göremediği yerin altı ile ilgili gizemleri her zaman merak etmiştir. Özellikle yeraltı ve yerüstü zenginlikleri tarih boyunca toplumların yerleşim alanlarının seçiminde ve ekonomik gelişiminde önemli rol oynamıştır. Sığ derinliklerden, binlerce metreye kadar uzanan ekonomik kaynakların aranması ve bunların çıkarılması yaşamsal konular olmuştur. Yeraltı karmaşık bir yapıdadır. Bu nedenle yalnızca yeryüzünü gözleyerek, sondaj veya hendek açma gibi yöntemlerle bu karmaşıklığı doğrudan saptamak olanaksızdır. Jeofizik yöntemlerle, yer içinde oluşan doğal sinyaller veya yapay sinyallere karşı yerin verdiği tepkiler ölçülerek yeraltındaki yapılar temel fiziksel özelliklerine göre tanınabilir. Böylece çalışılan alanın tamamının, birkaç metre derinlikten herhangi bir derinliğe kadar olan kısımları görüntülenerek, geniş bir perspektifte çözüm aranabilir. Ölçülere uygun olan yeraltı modellerinin bulunmaya çalışılması ve bunların sorgulanması jeofizik modellemenin amacıdır. Jeofizikte veri toplama, süzgeçleme, gözlemsel ve sayısal yorumlama hemen her zaman yapılan işlem adımlarıdır. Modelleme bu süreçlerden sonraki adımdır ve mutlaka uygulanması gerekir. Çünkü sayısal yorumlamada tasarlanan jeofiziksel yorum modellerinin, optimum ölçüde doğruluklarının sorgulanması son derece önemlidir. Bu açıdan yorumlama ve modelleme konularını birbirinden ayırmak gerekir. Bu kitabın amacı, jeofizikte yaygın bir şekilde kullanılan modelleme tekniklerini teori ve örnekleriyle tanıtmaktır. Konuların kuramsal gelişimleri ayrıntılı olarak verilmiştir. Birçok bölümde kuramsal konular çözümlü örneklerle açıklanmıştır. Bu kitabın ilk baskısı 2006 yılında yapılmıştır. İlk baskı gözden geçirilerek, hatalardan arındırılarak ve genişletilerek bu yeni baskı ortaya çıkmıştır. Kitabın birinci bölümü, jeofizik modellemede her zaman karşılaşılan çeşitli sayısal yöntemlere ve bunların analizlerine genel bir bakış getirir. Sayısal çözümleme konularının yalnızca Jeofizik mühendisliği öğrencilerine değil, aynı zamanda bu konularla ilgili diğer mühendislik dallarının öğrencilerine de yararlı olacağını düşünüyorum. Bu bölümün dikkatlice okunması, özellikle üçüncü bölümdeki uygulamaların daha iyi anlaşılması açısından önemlidir. İkinci ve üçüncü bölümde, jeofizik modellemede düz ve ters çözüm konuları anlatılmaktadır. Aslında ters çözüm işleminde, düz çözüm kaçınılmaz olarak yapılan bir işlemdir. Bununla

birlikte, bu iki çözüm arasındaki ayırımın daha iyi anlaşılması için, ayrı ayrı anlatılmaları tercih edilmiştir. MATLAB programlama dili ile yazılan bilgisayar programları, okuyucunun kendi kendine alıştırmalar yapmasına ve konuların daha iyi anlaşılmasına yardımcı olacaktır. Okuyucunun bu programları yazmasını ve çalıştırmasını önemsiyorum. Hatta programlar üzerinde, isterlerse değişiklik yapabilir ve kendi yorum ve analizlerini katabilirler. Bu kitapta sunulan bilgilerin eğitim-öğretim faaliyetlerine ve meslektaşlarımın bilimsel çalışmalarına katkıda bulunması ümidini taşıyorum. Tüm okuyucularıma en içten teşekkürlerimle, sevgi ve saygılarımı sunarım. Doç. Dr. Bülent ORUÇ Kocaeli, 2012