Modelo matemático. Descripción de un sistema (fenómeno, procedimiento, procedimiento …) usando la teoría (gramatica, principios, sus reglas) de alguna de las áreas de las matemáticas (análisis numérico, ecuaciones diferenciales, teoría de automatas, probabilidades, topología, …) .
Exactitud. Cualidad de conocimiento sobre la magnitud real.
Precision. Dispersión del conjunto de valores obtenidos o medidos de un instrumento.
Sesgo o inexacitud. Diferencia entre la magnitud real y los valores obtenidos.
Incertidumbre o imprecision. Dispersión tendiendo a cero de los valores obtenidos de un instrumento.
Mathematical preliminaries and Error Analysis
1.1 Review of Calculus
Worked examples
Show that the following equations have at least one solution in the given intervals.
xcos(x)−2x2+3x−1=0,[0.2,0.3] and [1.2,1.3]
As f(x)=xcos(x)−2x2+3x−1 is continuous and
K=0,
f(0.2)=−0.28≤0≤f(0.3)=0.006009
The Intermediate Value Theorem implies that a number x exists, with 0.2<c1<0.3.
If f∈C[1.2,1.3] and 0 is a number between f(1.2)=0.1548 and f(1.3)=−0.1322, then there exists a number c in (1.2,1.3) for which f(c)=0.
Da la definicion de numero de maquina en la forma de punto flotante decimal normalizado.
Sea el punto flotante decimal normalizado analogo al punto flotante binario normalizado para representar las operaciones de los numeros de maquina segun el IEEE754 en base 10 y siendo inspirado en la normalizacion de la notacion cientifica (aqui tomamos d0=0), a saber, el punto flotante decimal normalizado tiene la forma:
±0.d1d2d2d3...di...dk×10n
donde d1 es distinto de 0 (d1∈N tal que 1≤d1≤9) y los siguientes terminos del significando o mantisa di son cualquier numero menor a la base 10 (di∈N tal que 0≤di≤9∨2≤i≤k), 10 es nuestra base b, n el expontente y k digitos decimales del numero de maquina tal que
Basado en el teorema del valor intermedio, determinando cualquier intervalo lo satisface hasta lograr la tolerancia deseada. Por tanto, necesita un intervalo [a,b]. a=1
El mas simple de implementar.
No necesita calculo de derivada.
Siempre converge a la raiz.
El mas lento por su radio de convergencia.
No encuentra raices complejas.
Buenas aproximaciones pueden ser rechazadas.
Netwon-Rapshon
Metodo de punto fijo, que necesita del calculo de la derivada. Necesitando un punto p0 como entrada. a=2 siempre que M=
El mas rapido, su radio de convergencia es
a=2
Necesita calculo previo de derivada.
No encuentra raices complejas.
f’(x)=0 el metodo diverge.
Depende en gran medida de p0 para converger (no esta en el intervalo[p−δ,p+δ])
Secante
Metodo de punto fijo, que NO necesita del calculo de la derivada, usando su aproximacion mediante la def. Necesitando dos puntos de la secante p0,p1 como entrada. a=ϕ
No necesita calculo de derivada.
No encuentra raices complejas.
Puede diverger.
Regula falsi
Adaptacion del metodo de la secante y biseccion que asegura que la raiz este en el intervalo [p0,p1].
a=1
No necesita calculo de derivada.
No encuentra raices complejas.
No es recomendado por (Burden, 73).
Müller
Basado en metodo de la secante, pero en vez de una linea usamos una parabola, por tanto, necesitamos 3 puntos. p0,p1,p2.
a=1.87
No necesita calculo de derivada.
Calcula raices complejas.
Exact solutions tend to be inefficiency O(n3). Our computers save us by their power processing in complex calculations. Thus the methods were born.
We say that a method approximate to the solution x from an arbitrary initial vector x[0] where each k iteration tend to x[0],x[1],x[2],...,x[k],...→x such that Ax=b.
The method converges when limk→∞x[k]=x, otherwise it diverges.
This method was discovered by Philipp Ludwig von Seidel. We now (inappropriately) call the Gauss-Seidel method [1], which improves the Jacobi method. Honor to whom honor is due.
Methods of Conjugate Gradients
Numerical differential equations
Numerical analysis, numerical methods, or symbolic calculation