Doğrusal Denklemler Sis./Sys. of Linear Equations

Benzer belgeler
Lineer Denklem Sistemleri Kısa Bilgiler ve Alıştırmalar

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

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

DENKLEM DÜZENEKLERI 1

Lineer Denklem Sistemleri

4. BÖLÜM DOĞRUSAL DENKLEM SİSTEMLERİ

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

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

Değişken içeren ve değişkenlerin belli değerleri için doğru olan cebirsel eşitliklere denklem denir.

Özdeğer ve Özvektörler

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

HOMOGEN OLMAYAN DENKLEMLER

Tek Değişkenli Optimizasyon OPTİMİZASYON. Gradient Tabanlı Yöntemler. Bisection (İkiye Bölme) Yöntemi

Math 322 Diferensiyel Denklemler Ders Notları 2012

homojen, sıfırdan farklı ise homojen olmayan denklem sistemi denir. Denklem sistemindeki bilinmeyenlerin derecesi 1 den büyük ise (B ß

Kübik Spline lar/cubic Splines

Lineer Cebir. Doç. Dr. Niyazi ŞAHİN TOBB. İçerik: 1.1. Lineer Denklemlerin Tanımı 1.2. Lineer Denklem Sistemleri 1.3. Matrisler

Bir özvektörün sıfırdan farklı herhangi bri sabitle çarpımı yine bir özvektördür.

Mesleki Terminoloji. Sayısal Analiz DERSİ VEREN: ARŞ. GRV. DR. GÖKSEL BİRİCİK MEHMET EMRE ÖNDER DOĞAÇ CEM İŞOĞLU

Diferansiyel denklemler uygulama soruları

NÜMER IK ANAL IZ. Nuri ÖZALP L INEER S ISTEMLER IN ÇÖZÜMÜ. Bilimsel Hesaplama Matemati¼gi, Gazi Kitabevi 2012

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

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

MATLAB DA SAYISAL ANALİZ DOÇ. DR. ERSAN KABALCI

Bu durumda ya cozum yoktur veya sonsuz cozum vardir. KIsaca cozum tek degildir. Veya cozumler birbirine lineer bagimlidir.

EM302 Yöneylem Araştırması 2 Çok değişkenli DOP ların çözümü. Dr. Özgür Kabak

EŞİTLİK KISITLI TÜREVLİ YÖNTEMLER

Şayet bir lineer sistemin en az bir çözümü varsa tutarlı denir.

ÖZDEĞERLER- ÖZVEKTÖRLER

SONLU FARKLAR GENEL DENKLEMLER

Ayrık zamanlı sinyaller için de ayrık zamanlı Fourier dönüşümleri kullanılmatadır.

Kısıtsız Optimizasyon OPTİMİZASYON Kısıtsız Optimizasyon

İleri Diferansiyel Denklemler

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

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

Bahar Yarıyılı D_IFERANS_IYEL DENKLEMLER II ARA SINAV 6 Nisan 2011 Süre: 90 dakika CEVAP ANAHTARI. y = c n x n+r. (n + r) c n x n+r 1 +

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

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

KISITLI OPTİMİZASYON

Otomatik Kontrol. Kapalı Çevrim Kontrol Sistemin Genel Gereklilikleri

İkinci Mertebeden Lineer Diferansiyel Denklemler

HESSİEN MATRİS QUADRATİK FORM MUTLAK ve BÖLGESEL MAKS-MİN NOKTALAR

Yrd. Doç. Dr. A. Burak İNNER

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.

ÖABT Lineer Cebir KONU TESTİ Matris Cebiri

Tanım 2.1. Bir kare matrisin determinantı, o matrisi bir sayıya eşleyen fonksiyondur.

YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI - III

(m+2) +5<0. 7/m+3 + EŞİTSİZLİKLER A. TANIM

1 Lineer Diferansiyel Denklem Sistemleri

HARMONİK DENKLEM. Burada göz önüne alınacak problem Dirichlet problemidir; yani fonksiyonun sınırda kendisinin verilmesi halidir. 2 2 (15.

Matris Cebiriyle Çoklu Regresyon Modeli

Chapter 9. Elektrik Devreleri. Principles of Electric Circuits, Conventional Flow, 9 th ed. Floyd

Yöneylem Araştırması II

İleri Diferansiyel Denklemler

Eigenvalue-Eigenvector Problemleri

DENİZ HARP OKULU TEMEL BİLİMLER BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ

BAZI ÖZEL TİP İRRASYONEL DENKLEMLERİN ÇÖZÜM TEKNİKLERİ

Nazım K. Ekinci Matematiksel İktisat Notları ax 1 + bx 2 = α cx 1 + dx 2 =

5. Salih Zeki Matematik Araştırma Projeleri Yarışması PROJENİN ADI DİZİ DİZİ ÜRETEÇ PROJEYİ HAZIRLAYAN ESRA DAĞ ELİF BETÜL ACAR

13. Karakteristik kökler ve özvektörler

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

1. Hafta SAYISAL ANALİZE GİRİŞ

HATA VE HATA KAYNAKLARI...

Yeşilköy Anadolu Lisesi

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

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

SİMPLEKS ALGORİTMASI Yapay değişken kullanımı

DENGELEME HESABI-I DERS NOTLARI

SAYISAL ÇÖZÜMLEME. Sayısal Çözümleme

2. Matematiksel kavramları organize bir şekilde sunarak, bu kavramları içselleştirmenizi sağlayacak pedagojik bir alt yapı ile yazılmıştır.

U.Ü. Mühendislik Mimarlık Fakültesi Elektronik Mühendisliği Bölümü ELN3102 OTOMATİK KONTROL Bahar Dönemi Yıliçi Sınavı Cevap Anahtarı

Dizey Cebirinin Gözden Geçirilmesi

Dizey Cebirinin Gözden Geçirilmesi

3.2. DP Modellerinin Simpleks Yöntem ile Çözümü Primal Simpleks Yöntem

YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI - III

ULAŞTIRMA MODELİ VE ÇEŞİTLİ ULAŞTIRMA MODELLERİ

Bu kısımda işlem adı verilen özel bir fonksiyon çeşidini ve işlemlerin önemli özelliklerini inceleyeceğiz.

DENKLEMLER CAUCHY-EULER DENKLEMİ. a n x n dn y dx n + a n 1x n 1 dn 1 y

Uzayda iki doğrunun ortak dikme doğrusunun denklemi

ELEKTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ ÖLÇME VE DEVRE LABORATUVARI DENEY 2

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

Denklemler İkinci Dereceden Denklemler. İkinci dereceden Bir Bilinmeyenli Denklemler. a,b,c IR ve a 0 olmak üzere,

3.Hafta Master Teorem ve Böl-Fethet Metodu

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

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

Doğrusal Denklem Sistemlerini Cebirsel Yöntemlerle Çözme. 2 tişört + 1 çift çorap = 16 lira 1 tişört + 2 çift çorap = 14 lira

İKİNCİ DERECEDEN DENKLEMLER

PROJE ADI: Bir Koniğin Üzerindeki Veya Dışındaki Bir Noktadan Çizilen Teğetlerin Denklemlerini Matrisler Yardımıyla Bulma

METASEZGİSEL YÖNTEMLER

3. TAHMİN En Küçük Kareler (EKK) Yöntemi 1

36. Basit kuvvet metodu

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

Öğr. Elemanı: Dr. Mustafa Cumhur AKBULUT

Doç. Dr. Metin Özdemir Çukurova Üniversitesi

0.1 Zarf Teoremi (Envelope Teorem)

T I M U R K A R A Ç AY, H AY D A R E Ş, O R H A N Ö Z E R K A L K U L Ü S N O B E L

DENKLEM SİSTEMLERİ. ifadesinde a sayısı bilinmeyenin katsayısı ve b ise sabit sayıdır.

ULAŞTIRMA MODELİ VE ÇEŞİTLİ ULAŞTIRMA MODELLERİ

Kaynaklar Shepley L. Ross, Differential Equations (3rd Edition), 1984.

KPSS ÖABT İLKÖĞRETİM MATEMATİK. Tamamı Çözümlü SORU BANKASI. 50 soruda SORU

Transkript:

Doğrusal Denklemler Sis./Sys. of Linear Equations Uygulama alanı: Lineer olan her sistem Notation: Ax 1 = b Augmented [A l b] Uniqueness A = 0, A nxa Bu şekilde yazılan sistemler Overdetermined (denklem sayısı bilinmeyen sayısından çok, sıfır çözüm), Underdetermined (bilinmeyen sayısı denklem sayısından çok, sonsuz çözüm), veya tek (unique) çözümlü olabilirler. Kare sistemlerde A nın determinantı sıfır (singular) ise sonsuz çözüm vardır. Ill conditioned, neredeyse singular A A ; A e = ( i j A ij ) 1/2 or other norms

Matrix condition number cond(a) = A A 1

Doğrusal Denklemler Sistemi Ill conditioned, neredeyse singular olma durumu; teorik olarak singular değil yani unique çözüm var ama pratikte sorunlu A e = ( i j A A A ij ) 1/2 or other norms Alternatif olarak ill-conditioned olma durumuna matrix condition number kullanılarak da bakılabilir cond(a) = A A 1 Bu değer ne kadar büyükse sistem/problem o kadar ill-conditioned, 1 e ne kadar yakınsa sistem o kadar sağlıklı (well-conditioned) olur

Doğrusal Denklemler Sistemi Ill conditioned sistemler için örnek 2x + y = 3 2x + 1.001y = 0 x = 1501.5 y = 3000 A = 0.002 ill conditioned 2x + 1.002y = 0 x = 751.5 y = 1500 Direkt metodlar A 1 b i sonucunu analitik olarak veren yöntemlerdir Indirect/iterative methods ise analitik çözüm yerine sayısal çözümler verirler, ve bir ilk tahminden başlayarak yavaş yavaş çözüme ilerlerler.

Direkt Metodlar Üç tane direkt metod göreceğiz: -Gauss Eleme -LU Çözümlemesi (decomposition) -Choleski Çözümlemesi Gauss Eleme A x = b sistemi su hale getirilir U x = c U : upper triangle Eleme Aşaması :Eq.(i) Eq.(i) λ Eq.(j), Örneğin x 1 2x 2 + x 3 = 11 2x 1 + x 2 2x 3 = 16 x 1 2x 2 + x 3 = 17

Direkt Metodlar: Gauss Eleme Yöntemi 2 1 11 2 2 16 1 2 17 2 1 11 0 6 3 21 0 0 12 36. 2. satır 1. sütün elemesi için 2. satır -2 ile çarpılır ve birinci satır ikinc satırdan çıkarılarak 2. satır yerine yazılır. Benzer işlemler diğer satır ve sütünlar için tekrarlanır.

Gauss Eleme için Genel Algoritma A 1,1 A 1,2 A 1,n b 1 A 2,1 A 2,2 A 2,n b 2....... A m,1 A m,2 A m,n b n 1. sütün için, i. satır A i,1 /A 1,1 ile çarpılır ve kendisinden çıkarılarak yerine yazılır. U 1,1 U 1,2 U 1,n c 1 0 U 2,2 U 2,n c 2....... 0 U m,2 U m,n c n Daha sonra bütün sütünlar için tekrar edilir.

Direkt Metodlar LU Çözümlemesi (Decomposition) A = LU ; tek bir çözümleme seçeneği yoktur, onun için belli bir şart kullanılır, örneğin Doolittle şartı Doolittle L ii = 1 A = 1 0 0 L 2,1 1 0 L 3,1 L 3,2 1 U 1,1 U 1,2 U 1,3 0 U 2,2 U 2,3 0 0 U 3,3 = U 1,1 U 1,2 U 1,3 U 1,1 L 2,1 U 2,2 L 2,1 + U 2,2 U 1,3 L 2,1 + U 2,3 U 1,1 L 3,1 U 1,2 L 3,1 + U 2,2 L 3,2 U 1,3 L 3,1 + U 2,3 L 3,2 + U 3,3

LU Çözümlemesi L ve U değerlerini bulmak için A ya Gauss Eleme uygulayalım ; 1st P ass row2 row2 L 21 row1(a 21 elenmesi) row3 row3 L 31 row1(a 21 elenmesi) 2ndP ass row3 row3 L 32 row2(a 32 elenmesi)

LU Çözümlemesi 1. Aşama A = U 1,1 U 1,2 U 1,3 0 U 2,2 U 2,3 0 U 2,2 L,3,2 U 2,3 L 3,2 + U 3,3 2. Aşama A =U = U 1,1 U 1,2 U 1,3 0 U 2,2 U 2,3 0 0 U 3,3 O zaman: A ya Gauss Eleme uygulanır, sonuçta kalan U, aradığımız U olur; ve kullandığımız katsayılar L yi oluşturmak için kullanılır

Direkt Metodlar Choleski Çözümlemesi A = LL T. A : Positive definite and simetrik olmalı A 11 A 12 A 13 A 21 A 22 A 23 A 31 A 32 A 33 = L 11 0 0 L 11 L 21 0 L 31 L 32 L 33 L 11 = A 11, L i1 = A i1 /L 11, L jj = L ij = (A ij j 1 k=1 L 11 L 21 L 31 0 L 22 L 32 0 0 L 33 A jj j 1 k=1 (L jk ) 2 L ik L jk )/L jj, j = 2, 3,..., n 1, i = j + 1, J + 2,..., n

Direkt Metodlar LU Çözümleme Örneği A = 2 2 2 2 2 11 Burada ilk satırı -0.5 ile çarpıp ikinci satırdan çıkarıp ikinci satırın yerine yazarız. Benzer şekilde ilk satırı 0.5 ile çarpıp üçüncü satırdan çıkarıp üçüncü satıra yazarız. Böylece ilk sütün tamamlanmış olur. Daha sonra ikinci sütün için ikinci satırı -3lle çarpıp üçüncü satırdan çıkarıp üçüncü satıra yazarız. Elimizde kalan U, U olur. Ve Çarptığımız sayılar, yani -0.5, 0.5 ve -3 L yi oluşturur. L = 1 0 0 0.5 1 0 U = 0.5 3 1 2 2 0 1 3 0 0 1

Direkt Metodlar Choleski Örneği L 11 = A = 1 2 3 2 5 7 3 7 1 A 11 = 1; L 21 = A 21 /L 11 ; L 31 = A 31 /L 11 ; L 22 = A 22 (L 21 ) 2 = 1, L 32 = A 32 L 31 L 21 /L 22 = 1; L 33 = A 33 (L 31 ) 2 (L 32 ) 2 = 2 L = 1 0 0 2 1 0 ; A = L.L T 3 1 2

İteratif Metodlar İteratif metodlar için birkaç önemli nokta vardır. (i) Doğru çözüme converge etme. (ii) Converge etme hızı ve (iii) ilk değerden mümkün olduğunca bağımsız converge etme. Gauss-Siedel A x = b A 11 x 1 + A 12 x 2 +... + A 1n x n genel terim: x i = 1 A ii (b 1 x 1 = b 1 (A 12 +... + A 1n x n ) A 11 n j=1,j i A ij x j ) i = 1,.., n

Gauss Seidel Örnek x 1 = 11 + 2x 2 x 3 x 1 2x 2 + x 3 = 11 2x 1 + x 2 2x 3 = 16 x 1 2x 2 + x 3 = 17, x 2 = 2x 1 + 2x 3 16, x 3 = 17 x 1 + 2x 2 0,0,0 ilk tahminimiz olsun x 1 = 11 = 2.75, x 2 = 5.5 16 = 2.62, x 3 = 17 11 21 = 2.25 x 1 = 11 21 9 = 0.625, x 2 = 1.25+.5 16 = 2.5625, x 3 = 17 0.625 5.125 = 2.8125 x 1 = 11 5.150 2.8125 = 0.76, x 2 = 17 0.625 16 = 2.21, x 3 = 17 0.76.2 = 2.95......

Conjugate Gradient Metodu Burada problemi doğrudan çözmek yerine dolaylı yoldan çözüyoruz. Şöyle bir fonksiyon tanımlayıp minimimunu bulmaya çalışalım. f(x) = 1 2 xt Ax b T x Bu fonksiyonun minimumunu türev alıp sıfıra eşitleyerek bulabiliriz. Türev: Ax b = 0 Minimumu bulma işlemi ise CGM ile yapılır. CGM için iki önemli parça vardır: (i) arama yönü (search direction) ve (ii) adım miktarı (step size. Bunlar CGM için şu şekilde bulunur. x k+1 = x k + x k s k A(x k + x k s k ) = b, Ax k + αas k = b, α = st k (b Ax k) s T k As k S k = f = r k (steepest descent) veya S k+1 = r k+1 + β k s k (CGM) β şu şekilde hesaplanır S T k+1 As k = 0 ( r T k+1 + β ks T k )AS k = 0 β k = rt k+1 AS k S T k AS k

Conjugate Gradient Metodu: Örnek α 0 = st 0 r 0 s T 0 AS 0 [A b] = r 0 = b Ax 0 = 1 1 12 1 2 1 1 2 5 12 1. s 0 = 12 1 5 5 = 0.201 x 1 = x 0 + 0.201 12 1 5 = 2.2 0.2 1

Conjugate Gradient Metodu: Örnek (devam) örnek devam r 1 = b Ax 1 = 1.12.23 1.88. β 0 = rt 1 Ab s T 0 as 0 = 0.133. s 1 = r 1 +β 0 s 0 = 2.72.1 1.1....... x 2 = x 1 + xs 1 = s 2 = r 2 + β 1 s 1 = α 1 = st 1 r 1 s t 1 As 1 = 0.26 3.07 0.79, r 2 = b Ax 2 = [ 0.230.30.63 ], β 1 = 0.025 0.72 0.5 0.73, α 2 = rt 2 s 2 1.36 s T 2 AS 2 = 0.6 2.999, x 3 = 0.999 0.99