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MODELOS, COMPUTADORAS Y ANALISIS DE ERROR

Los metodos numericos constituyen tecnicas, mediante las cuales el posible
formular problemas matematicos, de tal forma que pueden resolverse utilizando
operaciones aritmeticas.

Aunque existen muchos tipos de metodos numericos estos comparten una
caracteristica comun. Invariablemente requiere n de un buen numero de tediosos
calculos aritmeticos, no es raro que con el desarrollo de computadoras digitales
eficientes y rapidas, el papel de los metodos numericos en la solucion de
problemas de ingenieria, hayan aumentado de forma considerable en los ultimos
años.

                        MÉTODOS SIN COMPUTADORA

Además de proporcionar un aumento en la potencia de cálculo, la disponibilidad
creciente de las computadoras y su asociación con los métodos han influido de
manera significativa de la solución a cuál de los problemas en ingeniería. Antes de
la era de las computadoras los ingenieros solo contaban con 3 métodos para la
solución de problemas.

1.- Se encontraban las soluciones de algunas problemas usando métodos exactos
y analíticos dicho soluciones resultaban útiles y proporcionaban una comprensión
excelente de comportamiento de algunas sistemas. No obstante las soluciones
analíticas solo pueden encontrarse para una clase limitada de problemas. Estos
incluyen aquellos que pueden aproximarse mediante modelos lineales y también
aquellos que tiene una geometría simple y de bajas dimensiones. En
consecuencia, las soluciones analíticas, tiene un valor práctico limitado porque la
mayoría de los problemas reales son no lineales, e implican formas y procesos
complejos.

2.- Para analizar el comportamiento de los sistemas que se usaban soluciones
graficas, las cuales tomaban la forma o monograma; aunque las técnicas graficas
se utilizan a menudo para resolver problemas complejos los resultados no son
muy precisos. Además, las soluciones graficas sin la ayuda de una computadora
son un extremo tediosas y difíciles de implementar. Finalmente, las técnicas
graficas están limitadas a los problemas que pueden describirse usando 3
dimensiones o menos.

3.- Para implementar los métodos numéricos se utilizaban calculadoras y reglas de
cálculo. Aunque en teoría dichas aproximaciones deberían de ser, perfectas
adecuados para resolver problemas complicados, en la práctica se presentaban
varias dificultades debido a que los cálculos manuales son lentos y tediosos.
Además los resultados no son consistentes ya que surgen equivocaciones cuando
   se efectúan los numerosos cálculos de esta manera.

Formulación: leyes                                    Formulación: exposición
fundamentales explicadas                              profunda de la relación
brevemente.                                           del problema con las
                                                      leyes fundamentales

Solución: métodos muy
elaborados y con                                      Solución: método de la
frecuencia complicados                                computadora fácil de usar
para hacer manejable el
problema                                              Interpretación: la facilidad
                                                      de calcular permite
                                                      holísticamente y
Interpretación: análisis                              desarrollar la intuición; es
profundo limitado por                                 factible estudiar las
una solución que                                      sensibilidad y
consume tiempo                                        comportamiento de los
   La era antes de la computadora                     sistemas.
                                                    La era de las computadoras



                  MODELO MATEMÁTICO Y SOLUCIÓN DE PROBLEMAS

   El conocimiento y la comprensión son prerrequisitos para la aplicación eficaz de
   cualquier herramienta si no sabemos cómo funcionan las herramientas por
   ejemplo tendremos serios problemas para reparar un automóvil aunque la caja de
   herramientas sea la más completa.

   Esta es la realidad particularmente cuando se utilizan computadoras para resolver
   problemas de ingenieros. Aunque las computadoras tienen una gran utilidad, son
   prácticamente inútiles si no se comprende el funcionamiento de los sistemas de
   ingeniería. Esta comprensión es inusualmente es empírica resulta esencial, solo
   estamos a la mitad del camino. Durante muchos años de observación y
   experimentación los ingenieros y los científicos han advertido que ciertos aspectos
   de sus estudios empíricos ocurren una y otra vez. Este comportamiento general
   puede expresarse como las leyes fundamentales que engloban en esencia el
   conocimiento acumulada de la experiencia pasada. Así muchos problemas de
   ingeniería que resuelven con el empleo de un doble enfoque: empírico y análisis
   teórico.
Debe destacarse que ambos estrechamente relacionados conforme se obtienen
nuevos mediciones, las generalizaciones llegan a modificarse o a un descubrirse
otros nuevas. En lo particular generalizaciones sirven para organizar principios
que se utilizan para sintetizar los resultados de observaciones y experimentos en
un sistema coherente y comprensible, del que se pueden obtener conclusiones.
Desde la perspectiva de solución de un problema de ingeniería, el sistema es aun
más útil cuando el problema se expresa por medio de un modelo matemático.



                     UN MODELO MATEMÁTICO SIMPLE

Un modelo matemático se define de manera general, como una formulación o una
ecuación que expresa las características esenciales de un sistema físico o de un
proceso en términos matemáticos. En general, el modelo se representa mediante
una relación funcional de la forma:

Variable dependiente = F (Variable independiente, parámetros, funciones de
fuerza)

Donde la variable dependiente es una característica que generalmente refleja el
comportamiento o estudio de un sistema, las variables independientes son, por lo
común dimensiones tales como tiempo y espacio, a través de las cuales se
determina el comportamiento del sistema; parámetros son el reflejo de las
propiedades o la composición del sistema y las funciones de fuerza sin influencias
externas que actúan sobre el sistema.

                       PROGRAMACIÓN Y SOFTWARE

Hemos vistos desarrollos de modelos matemáticos a partir de la fuerza total para
predecir un dato. Para el modelo matemático hacer a mano sería muy laborioso y
tomaría mucho tiempo pero, con la ayuda de la computadora tales cálculos
pueden realizarse fácilmente.

                     PROGRAMAS COMPUTACIONALES

Los programas computacionales son únicamente conjunto de instrucciones que
dirigen a la computadora para realizar una cierta tarea. Hay mucha gente que
escribe programas para un amplio rango de aplicaciones en los lenguajes de alto
nivel, porque tienen una gran variedad de capacidades.

Aunque habrá algunos ingenieros que usaran toda la amplia gama de
capacidades, la mayoría necesitara realizar los cálculos numéricos orientados a
una ingeniería.
PROGRAMACIÓN ESTRUCTURADA

En los comienzos de la computación, los programadores nos daban mucha
importancia a que sus programas fueran claros y fáciles de entender. Sin embargo
ahí se reconoce que escribir programas realizados y bien estructurados.

                                  ALGORITMO

Procedimientos matemáticos general que vamos a aplicar a los problemas que se
nos presentan; es un procedimiento matemático que nos indica la seria de pasos y
decisiones que normas a tomar para la solución del problemas

                              CARACTERÍSTICAS.

Finito: Siempre debe terminar en un determinado número de pasos:

Definido: Las acciones deben definirse sin ambigüedad

Entrada: Puede tener una o varias entradas

Salida: Puede tener una o varias salidas

Efectividad.- Todas las operaciones deber de ser los suficientemente básicas para
que pueden hacerse en un tiempo no mayor que el de una persona que tenga
lápiz y papel.

                                     ERROR

En los cálculos numéricos el optimista pregunta, que tan preciso son los
resultados calculados. El pesimista pregunta, que tanto error se ha introducido;
desde luego las 2 preguntas corresponden a lo mismo. Sólo que en raras
ocasiones los datos proporcionados serán exactos, puesto que suelen originarse
en el proceso de medida.

De modo que hay un error probable en la información de entrada. Además, el
propio algoritmo introduce error, quizás redondeos innecesarios o inevitables y la
información de salida contendrá entonces el error generado por ambas fuentes.
EXACTITUD

Se refiere a la cercanía de un número o de una medida al valor verdadero que se
supone representa.

                                   PRECISIÓN

Se refiere al número de cifras significativas que representa una cantidad, a esto se
refiere cuando se habla de doble precisión, dependiendo de la máquina que
estemos utilizando.

                           DÍGITOS SIGNIFICATIVOS

Son aquellos números diferentes de cero, en una cifra o guarismo, leyendo de
izquierda a derecha; empieza con el primer dígito diferente de cero y terminan con
el tamaño que permitan las celdas que guardan la matiza.

                   ERRORES INHERENTES O HEREDADOS

Son errores en los valores numéricos con que se va a operar, puede deberse a 2
causas, sistemáticos o accidentales:

Errores sistemáticos: Debido a la imprecisión de los aparatos de medición.

Errores accidentales: Debido a las apreciaciones del observador y cortas causas

                          ERROR DE TRUNCAMIENTO:

Se debe a la interrupción de un proceso matemático antes de su terminación.
Sucede cuando se toman solo algunos términos de una serie inf. ó cuando se
toma solo un numero finito de intervalos un caso adicional de error de
truncamiento ocurre cuando una calculadora poco sofisticada solo toma en cuenta
los dígitos que aparecen en la pantalla y no analizan los primeros dígitos perdidos.

                             ERROR DE REDONDEO

Debido a las limitaciones propias de la máquina para representar cantidades que
requieres un gran número de dígitos.

                       ERROR DE REDONDEO INTERIOR

Se deprecian los dígitos que no pueden conservarse de la localización de memoria
correspondiente (pensando de una manera estricta este caso puede considerarse
como un truncamiento).
ERROR DE REDONDEO SUPERIOR

Este caso tiene dos alternativas, según el signo del número en particular:

   a) Para números positivos: el último digito que puede conservarse en la
      localización de memoria se incrementa en una unidad si el primer digito
      despreciado es mayor o igual que el 5.
   b) Para los números negativos: el último digito en la localización de memoria
      se reduce en una unidad si el primer digito despreciado es mayor o igual a
      5.

                                ERROR ABSOLUTO:

Es la diferencia entre el valor de un número y su valor aproximado.

y= valor real

y*= valor aprox.

Ey = |y-y*| (valor absoluto)



                                ERROR RELATIVO:

Es el cociente del error absoluto entre el valor real

Ry= ey/y

Ry= y-y* Para todo y diferente a cero.



Ejemplos:

Cos x

        = 0.8775825619  valor real

Aplicando la serie Taylor

n=0     1+          = 1 valor aprox.
Error absoluto:

ey= |y-y*|

ey= |0.877582 -1|

ey= 0.122418



Error Relativo:

ry=          =

ry=              = 0.324215



Para n=1

                   =

Ey=|y-y*|= |0.87758256 + 0.87500000 |= 0.00258256

Ry=               = 0.00294281



Para n=2

                    =

ey= |y-y*|= |0.87758256-0.87760416|= 0.00002160

ry= =                   = 0.00002461
Para n=3

                   =

ey= |y-y*|= |0.87758256-0.87760416|= 0.00000010

ry= =                  = 0.00000011



*Calcular el Cos 0.5 (Rad) Valor real y valor aprox. Utilizando la serie Taylor para
las interacciones: n=1, n=2, n=3, n=4.

      -   calcular el error absoluto, el error relativo

NOTA: como ya se resolvió por serie de Taylor interacción 1, 2, y 3 solo tomamos
sus resultados y resolvimos la interacción 4.

n=4

1+             =            = 1+            = 1-0.125+0.00260416-0.00002170+0.00000010=0.87758256

ey= |y-y*| = |0.87758256 – 0.87758256| = 0

ry=       =            =0



*Calcular para sen (0.5) con la serie de Taylor

      -   Para n=0 n=1 n=2 n=3 n=4
-Calcular valor real, valor aproximado, error absoluto, error relativo.

Sen (0.5) = 0.47942554

Para n=0

(-1)°

Ey= |y-y*| = |0.47942554 – 0.5|= 0.02057446

Ry=     =         = 0.04291482

Para n=1

                                                   =0.5 - 0.02083333 =0.47916667

Error absoluto

Ey = ly-y*l

Ey = l0.47942554-0.47916667l = 0.00025887

Error relativo

Ry=

Ry=

Para n=2

                                = 0.5 – 0.02083333 +0.00026042 =0.47942709

Error absoluto
Ey= |y-y*|
Ey= |0.47942554 – 0.47942709| = 0.00000155
Error relativo

Ry=

Ry=
Para n=3

                                     =0.47942709- 0.00000155 =0.47942554

Error absoluto
Ey= |y-y*|
Ey= |0.47942554 – 0.47942554| = 0
Error relativo

Ry=

Ry=

Para n=4

                                    =0.47952554 – 0.00000001=0.47942555

Error absoluto
Ey= |y-y*|
Ey= |0.47942554 – 0.47942555| = 0.00000001
Error relativo

Ry=

Ry=
*Calcular por    donde x=0.3 interaccion n=0 a n=8




*Calcular valor real, valor aproximado, error absoluto, error relativo.
Valor real

                              N=0
Valor aproximado




Error absoluto
Ey= |y-y*|
Ey= |1.3498588 –1| = 0.34985881
Error relativo

Ry=

Ry=



Para n=1




Error absoluto
Ey= |y-y*|
Ey= |1.3498588 –1.3| = 0.04985881
Error relativo

Ry=

Ry=
Para n=2




= 1.3 + 0.045 = 1.34500000
Error absoluto
Ey= |y-y*|
Ey= |1.34985881 –1.34500000| = 0.00485881
Error relativo

Ry=

Ry=

Para n=3

                       = 1.34500000 + 0.0045 = 1.3950000

Error absoluto
Ey= |y-y*|
Ey= |1.34985881 –1.39500000| = 0.00035881
Error relativo

Ry=

Ry=

Para n=4




Error absoluto
Ey= |y-y*|
Ey= |1.34985881 –1.34983750| = 0.00002131
Error relativo

Ry=                 Ry=
Para n=5




Error absoluto
Ey= |y-y*|
Ey= |1.34985881 –1.34985775| = 0.00000106
Error relativo

Ry=

Ry=

Para n=6




Error absoluto
Ey= |y-y*|
Ey= |1.34985881 –1.34985876| = 0.00000005
Error relativo

Ry=

Ry=

Para n=7




Error absoluto
Ey= |y-y*|
Ey= |1.34985881 –1.34985880| = 0.00000001
Error relativo

Ry=                    Ry=
Para n=8




Error absoluto
Ey= |y-y*|
Ey= |1.34985881 –1.34985880| = 0.00000001
Error relativo

Ry=

Ry=
*Calcular para x=0.7, n=1, n=2, n=3, n=4

*Valor real, valor aproximado, Error absoluto, Error relativo

ln(x+1)=

Para n=0

ln(0.7+1)=0.53062825 valor real

Valor aprox.

Error absoluto

Ey= ly-y*l = l0.53062825-1l = 0.46937175

Error relativo

Ry=        =          = 0.88455854

Para n=1

Valor aprox.

Error absoluto

Ey= ly-y*l = l0.53062825-0.30000000l = 0.23062825

Error relativo

Ry=        =          = 0.43463244

Para n=2

Valor aproximado

Error absoluto

Ey= ly-y*l = l0.53062825-0.54500000|=0.28562825

Error relativo

Ry=        =          = 0.53828316
Para n=3

Valor aproximado

Error absoluto

Ey= ly-y*l = l0.53062825-0.13066667l= 0.39996158

Error relativo

Ry=        =        = 0.75375101

Para n=4

Valor aproximado

Error absoluto

Ey= ly-y*l = l0.53062825-0.19069167l= 0.33993658

Error relativo

Ry=        =        = 0.64063038
SOLUCIÓN DE ECUACIONES ALGEBRAICAS NO LINEALES

Solución o raíz de una ecuación es el valor de x el cual logra satisfacer la
ecuación. Su formula general esta expresada de la sig. Manera:

                  +           +   +         +…..    x+       =0

Graficar la sig. función en un plano cartesiano y tabular con:

                                        Inicial para x= -5
                          rango          Final para x= 5

                                      Step incremento= 0.5

           10    +12x-5=0

       x                 f(x)
-5                    185
-4.5                  143.5
-4                    107
-3.5                  75.5
-3                    49
-2.5                  27.5
-2                    11
-1.5                  -0.5
-1                    -7
-0.5                  -8.5
0                     -5
0.5                   3.5
1                     17
1.5                   35.5
2                     59
2.5                   87.5
3                     121
3.5                   159.5
4                     203
4.5                   251.5
5                     305
F(x)=10x^2+12x-5=0




A=10

B=12

C=-5




X1= 0.32736184495                  X2= -1.52736185




f(x)=          +12(0.327)-5=0

f(x)= 1.0692+3.924-5= 0.05




f(x)=             +12(0.327)-5=0

f(x)= 23.31729-18.324-5= 0.00671
CAMBIO DE SIGNO DE DESCARTES

El cambio de signo de descartes es el análisis que se hace para localizar las
raíces de la tabulación, es el rango.

      x              f

-2            11
                         Rango donde se encuentra la raíz
-1.5          -0.5

 -1           -7

-0.5          -8.5

0             -5

0.5           3.5

1             17

1.5           35.5

2             59




*Calcular las raíces para el sig. Sistema de ecuación.

f(x)=         -7x-13=0

      a)   Tabular de -5 a 5 de 0.3
      b)   Graficar
      c)   Realizar por formula general el cálculo
      d)   Determinar el cambio de signo de descartes
x        f(x)       x        f(x)

-5       297         0.1     -13.59

-4.7     262.89      0.4     -14.04

-4.4     230.76      0.7     -12.51      Nota: Los números sombreados significa en
                                         donde se encontró el cambio de signo.
-4.1     200.61      1       -9

-3.8     172.44      1.3     -3.51

-3.5     146.25      1.6     3.96

-3.2     122.04      1.9     13.41

-2.9     99.81       2.2     24.84

-2.6     79.56       2.5     38.25

-2.3     61.29       2.8     53.64

-2       45          3.1     71.01

-1.7     30.69       3.4     90.36

-1.4     18.36       3.7     111.69

-1.1     8.01        4       135

-0.8     -0.36       4.3     160.29

-0.5     -6.75       4.6     187.56

-0.2     -11.16      4.9     216.81
Por formula general:

f(x)=    -7x-13=0

a= 11

b= -7

c=-13

               =

X2=

X2= -0.8145                              X1= 1.4509




f(x)= 11(1.4509)-7(1.4509)-13= 23.15621-10.1563-13= 0.00008

f(x)= 11(-0.8145)-7(-0.8145)-13= 7.29751+5.7015-13= 0.00098725
RELACIÓN DE NEWTON

Sirve para determinar donde existen raíces positivas, su fórmula es la sig:




Donde a1, a2, a3 son los primeros coeficientes del polinomio dado.

                              Ø

Intervalo donde existen raíces positivas

*Ejemplo:

Calcular la relación de newton para el intervalo donde existen raíces positivas.


                    a1x     a2x              a3x             a4x




a1 = 1

a2 = -2.0374

a3 = -15.4245

a4 = 15.6696

                                  El rango de las raíces positivas   0≤x≤5.9160
*Calcular el rango de raíces positivas en base a la relación de Newton

F(x) =

F(x) =                          =0

F(x) =



F(x)=




a1 = 1                             El rango de las raíces positivas 0≤x≤5.38
a2 = -5

a3 = -2

a4 = 76




F(x) =                          =0

a=1

a2=-25
                                                                               = 17.233
a3=164
                     El rango de las raíces positivas 0≤x≤ 17.233
a4=-320
F(x) =

a1 = 1

a2 = -2

a3 = 8

a4 = -4
REGLA DE LOS SIGNOS DE DESCARTES
La regla de los signos de los signos de descartes especifica que el número de
raíces positivas es igual al número de cambios de signo de los coeficientes o es
menor que este número en una cantidad igual a un entero par.

*Método de búsqueda.

Este método sirve para determinar el intervalo donde existe una raíz

Fórmula:                         donde n= subintervalo

*Calcular las raíces positivas de la función:




a1= 1
a2=-2.0374
a3=-15.4245

a4=15.6696


                                               =                       =

=5.91607968 (0≤x≤5.91607968)

*Calcular los intervalos para los subintervalos de n=2




                                        f(x)

xa           0                   35.4936           Raíz
Xa+h         2.95803984          -29.29068846             2 raíces positivas
Xa+2h        5.91607968          -391.4689244      Raiz


        Este valor se sustituye en la
        función f(x)
*Calcular las raíces positivas de la sig. Función



*Calcular los intervalos para los subintervalos n = 12




a1= 1

a2= -5

a3= -12


                                                                (0≤x≤7)




                                   X                     f(x)

                  Xa          0               -79

                  Xa+h       0.58333333       -39.62668808
                  Xa+2h      1.16666666       -12.75386825
                  Xa+3h      1.74999999       -0.16796885
                  Xa+4h      2.33333332       -0.87654307
                  Xa+5h      2.91666665       -11.10816899
                  Xa+6h      3.49999998       -24.31249960
                  Xa+7h      4.08333331       -31.16025271
                  Xa+8h      4.66666664       -19.54321105                Raíz positiva
                  Xa+9h      5.24999997       25.42577779
                  Xa+10h     5.83333330       121.4128013
                  Xa+11h     6.41666663       288.8628822
                  Xa+12      6.99999996       550.9999782
*Calcular las raíces positivas de las sig. Funciones.




   a)   Calcular
   b)   Calcular los intervalos
   c)   Calcular los subintervalos para n = 12
   d)   Realizar la tabla de tabulación y determinar los cambios de signo de
        Descartes

a1= 1

a2 =-25

a3=164


                                                                        (0≤x≤17.23368794)



                             = 1.43614066

                X                  f(x)

Xa         0               -320
Xa+h       1.43614066      -133.0733915
Xa+2h      2.87228132      -31.49954221
Xa+3h      4.30842198      2.49378860                   Raíz positiva
Xa+4h      5.74456264      -13.32115847                 Raíz positiva
Xa+5h      7.18070330      -61.17214280
Xa+6h      8.61684396      -123.2869238
Xa+7h      10.05298462     -181.8932607
Xa+8h      11.48912528     -219.2189131
Xa+9h      12.92526594     -217.4916401
Xa+10h     14.36140660     -158.9392014
Xa+11h     15.79754726     -25.78935606                 Raíz positiva
Xa+12h     17.23368792     199.7301364
a) Calcular Xrmax

b) Calcular los intervalos para subintervalos de n = 13

c) Determinar y marcar los cambios de signo de Descartes donde se encuentra la
posible raíz

a1= 1

a2= -3

a3= -1



                                                            (0≤x≤3.60555128)




                    x               f(x)

Xa           0               -5
Xa+h         .27735010       -0.27232758
Xa+2h        .55470020       3.84646954           Raíz positiva
Xa+3h        .83205030       7.18538590
Xa+4h        1.10940040      9.71542788
Xa+5h        1.38675050      11.54961370
Xa+6h        1.66410060      12.94297339
Xa+7h        1.94145070      14.29254886
Xa+8h        2.21880080      16.13739383
Xa+9h        2.49615090      19.15857386
Xa+10h       2.77350100      24.17916636
Xa+11h       3.05085110      32.16426057
Xa+12h       3.32820120      44.22095757
Xa+13h       3.60555130      61.59837029
METODO DE BISECCION , METODO DEL MEDIO
            INTERVALO, BÚSQUEDA BINARIA.
Para xa ≤ x ≤ xb

Xm =

                  +xb=xm

f (xm) * f (xb)

                  -xa=xm

        | ≤ Ep

Una vez que el intervalo contiene la raíz, ha sido localizado por el técnico de
búsqueda este puede todavía subdividirse reiteradamente para encerrar aun mas
a la raíz localizada.

Este proceso se continúa hasta que el sub intervalo sea tan pequeño que la raíz
será determinada. El procedimiento es el sig.:

   1) Se determina el punto medio del intervalo

                                    Xm =

   2) Se determina el producto f (xm) * f (xb), si este producto es negativo o nos
      indica que las funciones son de signo contrario, quedando localizada la raíz
      entre xm y xb, si el producto es f(x) no la atravesado el eje x entre xm y xb y
      la raíz debe encontrarse entre xa y xm.
   3) Se selecciona el intervalo el cual tiene la raíz, se bisecta y se vuelve a
      repetir el procedimiento, esto se realiza hasta que la raíz es localizada con
      la precisión deseada aplicando la formula .
f(x) = x3 - 25x2 + 164x - 320 = 0
 Intervalo= 2.8722812 ≤ x ≤4.30842189

                 xm =                                                              |(xa+xb)/2|
    xa         (xa+xb)/2       xb            f ( xa)  f (xm) funcion    f (xb)    ≤ Ep ≤ 0.0001
 2.8722812     3.5403525    4.3084218    -31.4995422       -7.174221 2.4937886             0.718
 3.5403525    3.94938715    4.3084218       -7.174221 -0.64194669 2.4937886                0.179
3.94938715    4.12890448    4.3084218    -0.64194669       1.3329829 2.4937886             0.085
3.94938715    4.03914582   4.12890448    -0.64194669       0.4498886 1.3329829             0.044
3.94938715    3.99042268   4.03914582    -0.64194669 -0.11612114 0.4498886                 0.024
3.99042268    4.01478425   4.03914582    -0.11612114     0.17457277 0.4498886              0.012
3.99042268    4.00260347   4.01478425    -0.11612114       0.3115348 0.17457277            0.006
3.99042268    3.99651308   4.00260347    -0.11612114      -0.0420012 0.03115348            0.003
3.99651308    3.99955828   4.00260347     -0.0420012       -0.005303 0.03115348            0.001


 Intervalo= 4.30842189 ≤ x ≤ 5.74456264

                 xm =                                     f (xm)                   |(xa+xb)/2|
     xa        (xa+xb)/2        xb          f ( xa)      funcion      f (xb)      ≤ Ep ≤ 0.0001
 4.30842189   5.02649227    5.74456264   2.49378821   -0.29841478 -13.32115847       0.35903519
 4.30842189   4.66745708    5.02649227   2.49378821    2.51534999 -0.29841478         0.1795176
 4.66745708   4.84697468    5.02649227   2.51534999    1.44552772 -0.29841478         0.0897588
 4.84697468   4.93673348    5.02649227   1.44552772    0.65565201 -0.29841478         0.0448794
 4.93673348   4.98161288    5.02649227   0.65565201    0.19887129 -0.29841478         0.0224397
 4.98161288   5.00405258    5.02649227   0.19887129   -0.04474249 -0.29841478        0.01121985
 4.98161288   4.99283273    5.00405258   0.19887129     0.0783259 -0.04474249        0.00560993
 4.99283273   4.99844266    5.00405258    0.0783259    0.01710654   0.04474249       0.00280496
 4.99844266   5.00124762    5.00405258   0.01710654   -0.01373938 -0.04474249        0.00140248


 Intervalo= 15.79754726 ≤ x ≤ 17.23368796

                  xm =                                      f (xm)                    |(xa+xb)/2|
     xa        (xa+xb)/2         xb           f ( xa)      funcion        f (xb)     ≤ Ep ≤ 0.0001
15.79754726   16.51561761   17.23368796    -25.7893561   74.31342236   199.7301441     0.35903518
15.79754726   16.15658244   16.51561761    -25.7893561   21.23663587   74.31342236     0.17951759
15.79754726   15.97706485   16.15658244    -25.7893561   -3.01535338   21.23663587       0.0897588
15.97706485   16.06682365   16.15658244    -3.01535338    8.92372372   21.23663587       0.0448794
15.97706485   16.02194426   16.06682365    -3.01535338    2.90772722    8.92372372       0.0224397
15.97706485   15.99950456   16.02194426    -3.01535338   -0.06539309    2.90772722     0.01121985
15.99950456   16.01072441   16.02194426    -0.06539309    1.41826865    2.90772722     0.00560993
15.99950456   16.00511449   16.01072441    -0.06539309    0.67571379    1.41826865     0.00280496
15.99950456   16.00230953   16.00511449    -0.06539309    0.30497999    0.67571379     0.00140248
F(x)= x4-5x3-12x2+76x-79 = 0

  Intervalo= 4.66666664 ≤ x ≤ 5.24999997

             xm =                                  f (xm)                     |(xa+xb)/2| ≤
xa           (xa+xb)/2    xb          f ( xa)      funcion     f (xb)         Ep ≤ 0.0001
4.66666664   4.95833331    5.24999997 -19.54321105 -2.26670882    25.42577779    0.14583333
4.95833331   5.10416664    5.24999997 -2.26670882 10.13816317     25.42577779    0.07291667
4.95833331   5.03124998    5.10416664 -2.26670882 3.59323003      10.13816317    0.03645833
4.95833331   4.99479165    5.03124998 -2.26670882 0.57983013       3.59323003    0.01822917
4.95833331   4.97656248    4.99479165 -2.26670882 -0.86402495      0.57983013    0.00911459
4.97656248   4.98567707    4.99479165 -0.86402495 -0.14727754      0.57983013    0.00455729
4.98567707   4.99023436    4.99479165 -0.14727754 0.21497737       0.57983013    0.00227865
4.98567707   4.98795572    4.99023436 -0.14727754 0.03352581       0.21497737    0.00113932


  F(x)= x4-3x3-2x2+17.81x-5 = 0

  Intervalo= 0.27735010 ≤ x ≤ 0.55470020

               xm =                                      f (xm)                     |(xa+xb)/2| ≤
  xa           (xa+xb)/2     xb            f ( xa)       funcion       f (xb)       Ep ≤ 0.0001
   0.2773501    0.41602515     0.5547002   -0.27232759    1.87719663   3.84646954     0.06933753
   0.2773501    0.34668763    0.41602515   -0.27232759    0.82356062   1.87719663     0.03466876
   0.2773501    0.31201887    0.34668763   -0.27232759    0.28069208   0.82356062     0.01733438
   0.2773501    0.29468449    0.31201887   -0.27232759    0.00542352   0.28069208     0.00866719
   0.2773501     0.2860173    0.29468449   -0.27232759   -0.13314526   0.00542352      0.0043336
   0.2860173     0.2903509    0.29468449   -0.13314526   -0.06378365   0.00542352      0.0021668
   0.2903509     0.2925177    0.29468449   -0.06378365   -0.02916065   0.00542352      0.0010834
MÉTODO DE LA FALSA POSICIÓN
           Xn=xa+δ

                                                     E   F(xb)


                 δ                                               Xa ≤ x ≤ xb


XA                   XN
                                                                 Razón T.T
     C                      B                   XB
                                                                   =




A        F(xa)                                       D


                       Xb-xa




Criterio             + (positiva) xa ≤ x ≤ xn

F(xn)*f(xb)=
                     -(negativo) xn ≤ x ≤ xb
F(x)= x4-5x3-12x2+76x-79 = 0

       Intervalo= 4.6666 ≤ x ≤ 5.24999                      xn=xa+ɗ

    xa          xb         f (xa)      f(xb)        d         xn         f (xn)      Ep.
     4.6666    5.24999 -19.5461331 25.42462751 0.25356517 4.92016517 -5.07267633 0.05153591
     4.6666 4.92016517 -19.5461331 -5.07267633 0.20131837 4.86791837 -8.63380116 0.01073288
4.86791837 4.92016517 -8.63380116 -5.07267633 0.03291061 4.90082898 -6.42778779 0.00394549
4.90082898 4.92016517 -6.42778779 -5.07267633 0.0108073 4.91163628 -5.67583669 0.00173647




       F(x)= x3-25x2+164x-320 = 0                         Ep=0.00001 ≤ x

       Intervalo= 2.87228000 ≤ x ≤ 4.30842000

       Criterio:

       F(xa)*f(xn) < 0 xb=xn

       F(xa)*f(xn) > 0 xa=xn


xn      xa         xb           f(xa)         f(xb)          d        xn = xb - d      f (xn)   ≤ Ep≤ 0.0001
 1   2.87228      4.30842   -31.49954221   2.49378015   0.10555254   4.20286746     190,774,089
 2   2.87228   4.20286746   -31.49954221   1.90774089   0.07598391   4.12688355     131,535,270 0.01841193
 3   2.87228   4.12688355   -31.49954221   1.31535227   0.05028955      4.076594    0.84331102 0.01233617
 4   2.87228     4.076594   -31.49954221   0.84331102   0.03140141   4.04519259     0.51585257 0.00776265
 5   2.87228   4.04519259   -31.49954221   0.51585257   0.01889872   4.02629387     0.30655684 0.00469383
 6   2.87228   4.02629387   -31.49954221   0.30655684   0.01112274   4.01517113     0.17906493 0.00277018
 7   2.87228   4.01517113   -31.49954221   0.17906493   0.00646025   4.00871088     0.10354479 0.00161155
*Calcular las raíces positivas del siguiente polinomio utilizado el método de falsa
posición, calcule las interacciones cuando n = 12

F(x) = -0.1x4-0.15x3-0.5x2-0.25x+1.2

a1=-0.1


a2=-0.15

a3=-0.5




                               X             F(x)
                             -5        -53.80000000
                             -4.5      -35.13750000
                             -4        -21.80000000
                             -3.5      -12.62500000
                             -3        -6.60000000
                             -2.5      -2.86250000            Cambio
                             -2        -0.70000000
                                                              de signo
                             -1.5      0.45000000
                             -1        1.00000000
                             -0.5      1.21250000
                             0         1.20000000
                             0.5       0.92500000
                             1         0.20000000               Cambio
                             1.5       -1.31250000              de signo
                             2         -4.10000000
                             2.5       -8.80000000
                             3         -16.20000000
                             3.5       -27.23750000
                             4         -43
                             4.5       -64.72500000
                             5         -93.80000000
F (x) = -0.1x4-0.15x3-0.5x2-0.25x+1.2

            intervalo = -2 < x < -1.5



n        xa          xb         F(xa)      F(xb)          d         xn=xb-d          F(xn)         ep
1        -2         -1.5    -0.70000000 0.45000000   0.19565217   -1.69565217    0.09090663   -------------
2        -2     -1.69565217 -0.70000000 0.09090663   0.03498167   -1.73063384   -0.66709372 0.02021321
3   -1.73063384 -1.69565217 -0.66709372 0.09090663   0.00419534   -1.69984751    0.08206244 0.01811123
4   -1.73063384 -1.69984751 -0.66709372 0.08206244   0.00337233   -1.70321984    0.07491576 0.00197997
MÉTODO NEWTON – RAPHSON




                                            f(xb)

                              f(x)                          xa ≤ x ≤ xb



                xa                           xb

                                     xn+1

                                     m

                  f(xa)

Considera la grafica de la función xn es una primera aproximación a una raíz , si
dibujamos una recta tangente a la curva x=a xn interceptarán el eje x en un valor
xn + 1 que constituye una aproximación mejorada ala raíz la pendiente de la
tangente es f(xn) – f (xn+1) la cual presenta la derivada de la función en punto
n              xn - xn + 1

Xn lo que simbolizamos con f´(xn) resolviendo la ecuación para xn+1 tenemos la
siguiente ecuación xn+1= xn – f (xn) de donde se repite el procedimiento con
d                          f´(xn)

Esta nueva aproximación obteniendo un valor mejorado ala raíz y continuamos
hasta que 2 valores consecutivos de la raíz difieran en una cantidad menor
que cierto valor de error permitido que controla el valor predecible de la raíz.
F (x) = x3 – 25x2 + 164x -320 = 0

           F (x) =3x2 - 50x + 164 = 0

    n         xn             F(xn)            F´(xn)      F(xn)/ F´(xn)       Xn+1            ep
    1    4.308421986     2.49378862       4.26640073     0.58451814        3.72390385    0.15696381
    2    3.72390385      -4.32517815      19.40718715    -0.22286478       3.94676863    0.05646766
    3    3.94676863      -0.67576380      13.39251636    -0.05045831       3.99722694    0.01262333
    4    3.99722694      -0.03337671      12.07212263    -0.00276478       3.99999172    0.00069120
    5    3.99999172      -0.00009936      12.00021528    -0.00000828       4.00000000    0.00000207
    6    4.00000000      0                12             0                 4             0




           F(x)= -0.1x4-0.15x3-0.5x2-0.25x+1.2

            F´(x)= -0.40x3 - 0.45x2 -1x - 0.25=0

           Intervalo = -2 < x < 1.5

n            xn             F(xn)           F´(xn)       F(xn)/ F´(xn)        Xn+1             ep
1       -2             -0.700000000     3.15000000      -0.22222222       -1.77777778     0.12500000
2       -1.77777778    -0.09187624      2.35301784      -0.03904613       -1.73873165     0.02245667
3       -1.73873165    -0.00240055      2.23090205      -0.00107604       -1.73765561     0.00061925
4       -1.73765561    -0.00000170      2.22760807      -0.00000080       -1.73765481     0.00000046
5       -1.73765481    0                2.22760562      0                 -1.73765481     0




           F(x) = -0.1x4-0.15x3-0.5x2-0.25x+1.2

           F´(x)= -0.40x3 - 0.45x2 -1x - 0.25=0

           Intervalo = 1< x < 1.5

    n         xn            F(xn)           F´(xn)       F(xn)/ F´(xn)       Xn+1            ep
    1     1             0.20000000      -2.10000000     -0.09523810       1.09523810    0.08695653
    2     1.09523810    -0.01454231     -2.41054963     0.00603278        1.08920532    0.00553870
    3     1.08920532    -0.00006219     -2.38995046     0.00002602        1.08917930    0.00002389
    4     1.08917930    0               -2.38986189     0                 1.08917930    0
*Determinar las raíces positivas por medio del método newton raphson

     F(x) = x5- 3x4+3x3-17x-3=0

     F´(xn)= 5x4-12x3+9x2-17=0

     x       F(x)
     -5      -5293
     -4.5    -3275.34375000
     -4      -1919
     -3.5    -1047.53125000
     -3      -519
     -2.5    -222.21875000
     -2      -73
     -1.5    -10.40625000            Raíz positiva (-1.5≤x≤-1)
     -1      7
     -0.5    4.90625000
                                     Raíz positiva (-0.5≤x≤0)
     0       -3
     0.5     -11.28125000
     1       -19
     1.5     -25.96875000
     2       -29
     2.5     -18.15625000
                                     Raíz positiva (2.5≤x≤3)
     3       27
     3.5     141.15625000
     4       377
     4.5     808.96875000
     5       1537


     Intervalo = -1.5≤x≤-1

n       xn             F(xn)          F´(xn)         F(xn)/ F´(xn)       Xn+1           ep
1   -1.5          -10.40625000    69.06225000       -0.15067873      -1.34932127   0.11167002
2   -1.34932127   -1.84880357     45.44015974       -0.04068656      -1.30863471   0.03109085
3   -1.30863471   -0.11252868     39.96926207       -0.00281538      -1.30581933   0.0215603
4   -1.30581933   -0.00051455     39.60403579       -0.00001299      -1.30580634   0.00000995
5   -1.30580634   -0.00000010     39.60235460       0                -1.30580634   0
Intervalo= -0.5 ≤ x ≤ 0

                                                                     xn+1=xn-       |(xn+1 - xn)/xn+1|
n          xn             f(xn)       f'(xn)    f(xn)/f'(xn)       (f(xn)/f'(xn))      ≤ Ep≤0.00001
    1         -0.5         4.90625    -12.9375 -0.37922705          -0.12077295                     3.14
    2 -0.12077295    -0.95280868 -16.846522 0.05655818              -0.17733113              0.31894109
    3 -0.17733113       -0.005242 -16.6451217 0.00031493            -0.17764606              0.00177278
    4 -0.17764606    -0.00000022 -16.6437232 0.0000001              -0.17764607              0.00000007
    5 -0.17764607              0 -16.6437232                   0    -0.17764607                       0


Intervalo= 2.5 ≤ x ≤ 3

                                                                     xn+1=xn-       |(xn+1 - xn)/xn+1|
n          xn            f(xn)         f'(xn)      f(xn)/f'(xn)    (f(xn)/f'(xn))      ≤ Ep≤0.00001
    1          2.5      -18.15625       47.0625   -0.38579017        2.88579017              0.13368615
    2   2.88579017   12.11760658    116.323194     0.10417189        2.78161829               0.0374501
    3   2.78161829    1.20603414    93.7034892     0.01287075        2.76874754              0.00464858
    4   2.76874754    0.01662911    91.1272124     0.00018248        2.76856505              0.00006591
    5   2.76856505     0.0000033    91.0910189     0.00000004        2.76856502              0.00000001
    6   2.76856502              0   91.0910117                 0     2.76856502                        0
MÉTODO DE LA SECANTE
xa ≤ x ≤xb                                   M=f’(x)




                                Xn+1
                 xa    Xn-1

                                                       xn

     F(xa)
                                   F(xn+1)
                      F(xn-1)




m=           =


Utilizando el método de Newton Raphson
F(x)= x4-5x3-12x2+76x-79=0

           Intervalo = 2.1 ≤ x ≤ 2.5


n            xn-1            xn            f(xn-1)       f(xn)                          xn+1      Ep≤0.001
    1             2.5             2.1         -3.0625      0.8231    -0.084473337    2.184473337    0.03866
    2             2.1    2.184473337           0.8231 0.40744376      -0.08280432    2.267277657 0.03652147
    3      2.18447334     2.26727766     0.40744376 -0.22348814        0.02933087     2.23794679 0.01310615
    4      2.26727766     2.23794679    -0.22348814 0.02448622        -0.00289628     2.24084307 0.0013625




           F(x)=x4-2.0374x3-15.424x2+15.6696x+35.4936=0

           Intervalo = 3.944053118 ≤ x ≤ 4.4370599758


n           xn-1         xn        f(xn-1)           f(xn)                            xn+1       Ep≤0.001
 1       4.43705998 3.944053118 10.9819303         -25.656687       -0.34523472     4.28928784   0.08048766
 2       3.94405312 4.28928784 -25.656687         -3.35947823       -0.05201586      4.3413037   0.01198162
 3       4.28928784   4.3413037 -3.35947823        1.33107987        0.01476099     4.32654271   0.00341173
 4        4.3413037 4.32654271 1.33107987         -0.03855114       -0.00041548     4.32695819   0.00009602


           Intervalo = 1.972026559 ≤ x ≤ 2.465033199


    n     xn-1        xn                  f(xn-1)     f(xn)                           xn+1       Ep≤0.001
     1 2.4650332 1.972026559           -13.1972309 5.91089891       -0.15250642     2.12453298   0.0717835
     2 1.97202656 2.12453298            5.91089891 0.00134378       -0.00003465     2.12456763   0.0000163




           F(x)=25x3-6x2+7x-88=0

           Intervalo = 1.5 ≤ x ≤ 2


     n        xn-1         xn       f(xn-1)        f(xn)                              xn+1      Ep≤0.001
         1          2        1.5           102        -6.625        -0.03049982     1.53049482 0.01992481
         2        1.5 1.53049452        -6.625 -1.71469495          -0.01064889     1.54114372 0.0069097
         3 1.53049482 1.54114372 -1.71469495      0.047446           0.00028672     1.54085699 0.00018608
*Calcular las raíces del sig. Polinomio.

F(x)= -0.5x2+2.5x+4.5=0                                 f’(xn)= -1x+2.5=0

Por el método de Newton Raphson

Intervalo= -1.5 ≤ x ≤ -1

                                                       xn+1= xn-            |xn+1-xn/xn+1|
   n      xn         f(xn)     f'(xn)   f(xn)/f'(xn) (f(xn)/f'(xn))          ≤Ep≤0.00001
   1         -1.5       -0.375        4    -0.09375      -1.40625                 0.06666667
   2    -1.40625 -0.00439453 3.906525     -0.001125     -1.405125                 0.00080064
   3   -1.405125 -0.0000063 3.905125 -0.00000016 -1.40512484                      0.00000012


Intervalo= 6 ≤ x ≤ 6.5

                                                             xn+1= xn-        |xn+1-xn/xn+1|
  n     xn            f(xn)       f'(xn)      f(xn)/f'(xn) (f(xn)/f'(xn))      ≤Ep≤0.00001
  1          6              1.5         -3.5 -0.42857143 6.42857123                0.66666667
  2 6.42857123    -0.09183673 -3.92857143 0.02337662 6.40519481                    0.00364964
  3 6.40519481    -0.00027323 -3.90519481 0.00006997 6.40512484                    0.00001092
*Determinar las raíces de la función:

       F(x)= -82x-90x2+44x3-8x4+0.7x5=0

       Por el método de secante

       Intervalo= -1 ≤ x ≤ -0.5


n       xn-1            xn             f(xn-1)      f(xn)                         xn+1         Ep≤0.001
 1           -0.5            -1     12.47812500 -60.70000000    -0.41474143    -0.58525857     0.70864649
 2           -1.0   -0.58525857    -60.70000000   7.35649476     0.04483104    -0.63008961     0.07115026
 3   -0.58525857    -0.63008961      7.35649476   3.59894824     0.04293881    -0.67302842     0.06379940
 4   -0.63008961    -0.67302842      3.59894824 -0.73065376     -0.00724626    -0.66578216     0.01088383
 5   -0.67302842    -0.66578216     -0.73065376   0.05154407      0.0004775    -0.66625967     0.00071670
 6   -0.66578216    -0.66625967      0.05154407   0.00065209     0.00000612   -0.666265780     0.00000917


       Intervalo= 0 ≤ x ≤ 0.5


           n xn-1       xn           f(xn-1)     f(xn)                    xn+1     Ep≤0.001
            1  0.5           0    -58.47812500           0            0          0         0


       Intervalo= 4.5 ≤ x ≤ 5


n        xn-1           xn            f(xn-1)        f(xn)                          xn+1       Ep≤0.001
 1           5.0           4.5      27.50000000 -170.80312500     -0.43066171    4.93066171   0.08734359
 2           4.5    4.93066171    -170.80312500   -6.39204599     -0.01674345    4.94740516   0.00338429
 3    4.93066171    4.94740516      -6.39204589    1.58252140      0.00332267    4.94408249   0.00067205
 4    4.94740516    4.94408249       1.58252140    0.01046623     -0.00002183    4.94410432   0.00000442
 5    4.94408249    4.94410432      -0.01046623   -0.00001697     -0.00000004    4.94410436   0.00000001
*Calcular las raíces de la función f(x)= 5x3-5x2+6x-2=0 por el método de falsa
posición

Intervalo= 0<x<0.5

     n       xa       xb            f(xa) f(xb)       ∂         xn         f(xn)      Ep
         1        0           0.5       -2      0.375 0.0789474 0.4210526 0.01312145
         2        0    0.4210526        -2 0.01312145 0.0027444 0.4183082 0.01312145 0.0065607
         3        0    0.4183082        -2 0.00092207 0.0001928 0.4181155 0.00092207 0.000461
         4        0    0.4181155        -2 0.00006592 1.368E-05 0.4181017 0.00006592 3.296E-05
         5        0    0.4181017        -2 0.00000472    9.9E-07 0.4181007 0.00000472 2.57E-06
         6        0    0.4181007        -2 0.00000034      7E-08 0.4181006 0.00000034    1.7E-07
         7        0    0.4181006        -2 0.00000002      1E-08 0.4181006 0.00000002          0
MÉTODO DE BIRGE-VIETA
El método de Birge-Vieta aplica Newton raphson para encontrar una raíz del
polinomio p(x). Dado un punto x(k) evalua p(xk) y p’(xk) mediante división sintética
cuando encuentra una raíz p; elimina el factor x-p mediante división sintética y
continua trabajando sobre el polinomio restante. El proceso se repite hasta
encontrar la raíz del polinomio.

Ejemplo:

P(x)= x3-2x2-5x+6         valor inicial 0.8333




División sintética

                      1            -2            -5           6
      0.8333                   0.8333       0.9722      -4.9766
                      1       -1.1667      -5.9722       1.0234 ≠0
                               0.8333      -0.2778
                      1       -0.3333         -6.25


X1=0.8333-(1.0234/-6.2500)=0.997044

X1=0.997044=xk

                      1            -2           -5           -6
   0.997044                  0.997044     -0.99999    -5.982254
                      1     -1.002956     -5.99999     0.017746 ≠0
                             0.997044    -0.005894
                      1     -0.005912    -6.005884


X1=0.99704-(0.017746/-6.00589352)=0.999999

X1=0.999998



                      1            -2            -5           6
   0.999998                  0.999998            -1   -5.999988
                      1     -1.000002            -6    0.000012 ≈ ᴓ si es la raíz
 X=1 es la raíz
P(x)= x3-25x2+164x-320=0

           2.8722812

Para xk:   4.3084218

           15.79754

                       1         -25               164        -320
  2.8722812                2.8722812      -63.55703071 288.500452
                       1 -22.1277188       100.4429693 -31.4995476 ≠0
                           2.8722812      -55.30703142
                       1 -19.2554376       44.69296858


X1=2.8722812-(-31.49954763/44.69296858)=3.577079933

X1=3.577079933=xk

                       1            -25          164            -320
 3.57707993                 3.577079933 -76.63149748    312.5241171
                           -21.42292007 87.36850252     -7.47588285 ≠0
                            3.577079933 -63.83599664
                           -17.84584014 23.53250588


X1=3.577079933-(-7.475882852/23.53250588)=3.894763179

X1=3.894763179=xk

                           1            -25            164          -320
  3.894763179                   3.894763179   -82.19989925   318.5920204
                           1   -21.10523682    81.80010075   -1.40797958 ≠0
                                3.894763179   -67.03071903
                           1   -17.21047364    14.76938172


X1=3.894763179-(-1.40797958/14.76938172)=3.990094155

X1=3.990094155=xk

                           1             -25           164            -320
   3.990094155                  3.990094155 -83.83150251       319.8798533
                           1    -21.00990584 80.168.49749     -0.120146741 ≠0
                                 3.990094155 -67.91065112
                           1    -17.01981169 12.25784637
X1=3.990094155-(-.01201467408/12.25784637)=3.999895774

X1=3.999895774

                     1             -25            164           -320
  3.999895774             3.999895774    -83.99822815    319.9987491
                     1    -21.00010423    80.00177185   -0.001250853 ≈ᴓ Si es
                                                                    la raíz


X=4 es la raíz
Xk=4.3084218

                     1               -25              164           -320
 4.3084218                    4.3084218      -89.59195341    322.4937878
                     1       -20.6915782      74.85195341      2.4937783 ≠0
                              4.3084218      -70.58554819
                     1       -16.3831564      4.266405223


X1=4.3084218-(2.49378783)/4.266405223=3.7239004461

X1=3.7239004461=xk

                         1             -25                164             -320
 3.723900446                  3.723900446        -79.23014709      315.6748334
                         1    -21.27609554         84.7698529    -4.32516659   ≠0
                               3.723904461       -65.36268266
                         1    -17.55219108        19.40717025


X1=3.7239004461-(-4.325166598/19.40717025)=3.946768822

X1=3.946768822=xk

                               1                -25                164             -320
   3.946768822                          3.946768822       -83.09223642      319.3242388
                               1        -2105323118        80.90776358   -0.675761227≠0
                                        3.946768822       -67.51525229
                               1       -17.10646236        13.39251129




X1=3.946768822-(-0.6757612266/13.38251129)=3.997226963

X1= 3.997226963=xk

                                   1                -25               164                  -320
3.997226963                                3.997226963       -83.95285068           319.9666236
                                   1       -21.00277304       80.04714932        -0.033376428≠0
                                            3.997226963       -67.9750273
                                   1       -17.00554608       12.07212202


X1=3.997226963-(-0.03337642759/12.07212202)=3.999991715

X1=3.999991715=xk
1            -25            164           -320
 3.999991715          3.999991715   -83.99985915    319.9999006
                 1   -21.00000829     80.0014085   -0.000994209 ≈ᴓSi
                                                               es la
raíz


X=4 es la raíz
Xk= 15.79754

                  1           -25             164             -320
   15.79754              15.79754    -145.3762299      294.2097523
                                                                   ≠0
                  1      -9.20246     18.62377005     -25.79024766
                         15.79754     104.1860401
                  1       6.59508     122.8098102


Xi= 15.79754-(-25.79024766/122.8098102)=16.00754153

Xi=16.00754153=xk

                  1            -25            164             -320
 16.0075415            16.00754153   -143.9471525     320.9967897
                                                                  ≠0
                  1   -8.992458473    20.05284754     0.996789712
                       16.00754153    112.2942334
                  1    7.015083057    132.3270809


Xi=16.00754153-(0.9967897115/132.3470809=16.0000099


                  1            -25            164             -320
 16.0000099              16.000001     -143.99999       320.001305
                  1       -8.99999      20.000008         0.001305 ≈ᴓ

                                                              si es la raíz

X=16 es la raíz
*Calcular las raíces reales o iguales a 0 del siguiente polinomio

P(x)=x4-5x3-5x2+23x+10

a) Encuentre posibles raíces con el cambio de signo de Descartes a partir del -4 a
6 de .6 en .6


  x       f(x)
   -4        414
 -3.4   204.1536
 -2.8    77.6256
 -2.2    11.8656       Xk=-2.2
 -1.6   -12.5664
   -1         -12      Xk=-1
 -0.4     0.3456
  0.2    14.3616
  0.8    23.0496
  1.4    22.5216
    2          12     Xk=2
  2.6    -6.1824
  3.2   -26.5824
  3.8   -40.6464
  4.4   -36.7104
    5           0      Xk=5
  5.6    87.3696




b) Encontrar las raíces xi utilizando ando el método de Birge-Vieta
Xk=-2.2
                  1         -5        -5          23        10
         -2.2              2.2     15.84     -23.834    1.8656
                  1       -7.2     10.84      -0.848 11.8656≠0
                          -2.2     20.68     -69.344
                  1       -9.4     31.52     -70.192


Xi=-2.2-(11.8656/-10.192)=-2.030955095
Xi=-2.030955095=xk




                   1         -5         -5        23         10
 -2.03096              -2.03096   14.27955   -8.4358   -8.43588
                   1   -7.03095   9.272534 4.153642 1.564138≠0
                       -2.03096   18.40443 -56.2249
                   1   -9.05191   27.68389   -52.071


Xi=-2.030955095-(1.564138841/-52.07108844)=-2.000916567
Xi= -2.0009

                   1         -5         -5         23        10
   -2.0009              -2.0009    14.0082   -18.0247    -9.955
                   1    -7.0009    9.00082     4.9753 0.0449≠0
                        -2.0009    14.0082   -54.0641
                   1    -9.0018    27.0199   -49.0888

Xi= -2.0009-(0.0449/-49.0888)=-1.9999

                   1         -5         -5         23         10
       -1.9999          -1.9999    13.9999   -17.9476 -10.0042
                   1    -6.9999     8.9992     5.0023  -0.0042
                                                    ≈ᴓ si es la
raíz
X=-2 es la raíz




Xk=-1
                   1          -5        -5       23        10
        -1                    -1         6       -1       -22
                   1          -6         1       22     -12≠0
                              -1         7       -8
                   1          -7         8       14

Xi=-1-(-12/14)=-0.1428
Xi=-0.1428=xk

                   1          -5        -5        23        10
   -0.1428               -0.1428    0.7323    0.6091   -3.3713
                   1     -5.1428   -4.2656   23.6091 6.6286 ≠0
                         -0.1428    0.7547    0.5013
                   1     -5.2856   -3.5108   24.1104

Xi= -0.1428-(6.6286/24.1104)=-0.4177

Xi=-0.4177=xk

                   1          -5       -5         23         10
   -0.4177               -0.4177   2.2669     1.1432   -10.0846
                   1     -5.4177   -2.737    24.1432 -0.0846 ≠0
-0.4177     2.4372    0.1251
                       1   -5.8354    -0.2995   24.2683

Xi=-0.4177-(-0.0846/24.2683)=-0.4142

Xi= -0.4142=xk

                       1        -5         -5        23            10
   -0.4142                 -0.4142     2.2426    1.1421       -9.9997
                       1    5.4142    -2.7424   24.1421    0.00093 ≠0
X=-0.4142 es la raíz




Xk=2

                       1        -5         -5         23        10
         2                       2         -6        -22         2
                       1        -3        -11          1      12≠0
                                 2         -2        -26
                   1            -1        -13        -25
Xi=2-(12/-25)=2.48=xk

                       1        -5         -5         23           10
       2.48                   2.48    -6.2496    -27.899     -12.1495
                       1     -2.52   -11.2496     -4.899    -2.1495≠0
                              2.48    -0.0992    -28.145
                       1     -0.04   -11.3488    -33.044


Xi=2.48-(-2.1495/-33.0440)=2.4149= xk

                       1       -5          -5         23          10
   2.4149                  2.4149     -6.2429   -27.1428    -10.0214
                       1   -2.585    -11.2426    -4.1498   -0.0214≠0
                           2.4149     -0.4107   -28.1417
1      -0.1701    -11.6533   -32.2915


Xi= 2.4149-(-0.0214/-32.2915)= 2.4142 =xk

                       1           -5          -5         23        10
   2.4142                      2.4142     -6.2425   -27.1417     -9.999
                       1      -2.5857    -11.2425    -4.1417   0.0009
                                                               ≈ᴓ si es la raíz

X=2.4142 es la raíz.




Función p(x)=

  x        f(x)
    -4       -495
  -3.4   -99.3485          Xk=-3.4
  -2.8    21.1766
  -2.2    27.2794
  -1.6     8.1245
    -1           0
  -0.4     4.9795
   0.2     9.5846
                       Xk=0.8
   0.8     3.4474
   1.4    -2.0275      Xk=1.4
     2          45


                 2              5          -8       -14        6             9
      -3.4                   -6.8        6.12     6.392 25.8672       -108.348
                 2           -1.8       -1.88    -7.608 31.8672     -99.3484≠0
                             -6.8       29.24   -93.024 342.1488
2       -8.6     27.36      -100.632   374.016


Xi=-3.4-(-99.3484/374.016)=-3.1343=xk

               2         5         -8           -14        6             9
 -3.1343           -6.2687     3.9766       12.6104   4.3553      -32.4567
               2   -1.2687    -4.0233       -1.3895 10.3553     -23.4567≠0
                   -6.2687    23.6244      -61.4359 196.9138
               2   -7.5374    19.6011      -62.8254 207.2691


Xi= -3.1343-(-23.4567/207.2691)=-3.0211=xk

               2         5         -8           -14        6            9
 -3.0211           -6.0422     3.1487        14.656  -1.9819     -12.1387
               2   -1.0422    -4.8512         0.656    4.018    -3.1387≠0
                   -6.0422    21.4026      -50.0036 149.0842
               2   -7.0844    16.5514      -49.3476 153.1022


Xi= -3.0211-(-3.1387/153.1022)=-3.0416=xk

               2         5         -8      -14        6                 9
 -3.0416           -6.0832     3.2946 114.3117  -0.9482          -15.3655
               2   -1.0832    -4.7053   0.3117   5.0517         -6.3655≠0
                   -6.0832    21.7973  -51.987 157.1758
               2   -7.1664     17.092 -51.6753 162.2275


Xi= -3.0416-(-6.3655/162.2275)=-3.0023=xk

               2         5         -8           -14        6             9
 -3.0023           -6.0046     3.0161       14.9631  -2.8916       -9.3323
               2   -1.0046    -4.9839        0.9631   3.1083    -0.3323≠0
                   -6.0046    21.0437      -48.2166 141.8692
               2   -7.0092    16.0599      -47.2535 144.9775


Xi= -3.0023-(0.3323/144.9775)=-3=xk

               2          5           -8        -14         6          9
      -3                 -6            3         15        -3         -9
2       -1          -5          1          3         0
X= -3 es la raíz




Xk= 0.8

                       2          5        -8        -14          6         9
       0.8                      1.6      5.28     -2.176   -12.9408   -5.5526
                       2        6.6     -2.72    -16.176    -6.9408 3.4473≠0
                                1.6      6.56      3.072   -10.4832
                       2        8.2      3.84    -13.104    -17.424


Xi= 0.8-(3.4473/-17.424)=0.9978=xk

                       2        5          -8        -14          6         9
   0.9978                  1.9956      6.9803    -1.0174   -14.9844   -8.9646
                       2   6.9956     -1.0196   -15.0174    -8.9844 0.0354≠0
                           1.9956      8.9714     7.9343    -7.0674
                       2   8.9912      7.9518     -7.083   -16.0518


Xi= 0.9978-(0.0354/-16.0515)=1=xk
2         5          -8        -14         6         9
          1                  2           7         -1       -15        -9
                   2         7          -1        -15        -9         0


X=1 es la raíz




Xk= 1.4

                   2         5          -8       -14           6         9
       1.4                 2.8       10.92     4.088    -13.8768  -11.0275
                   2       7.8        2.92    -9.912     -7.8768 -2.0275≠0
                           2.8       14.84    24.864     20.9328
                   2      10.6       17.76    14.952      13.056


Xi= 1.4-(-2.0275/13.056)=1.2447=xk

                   2         5        -8          -14          6        9
   1.2447               2.4894     9.322       1.6455   -15.3775 -11.6722
                   2    7.4894     1.322     -12.3544    -9.3775 2.6722≠0
                        2.4894   12.4206      17.1054     5.9136
                   2    9.9788   13.7426        4.751    -3.4638


Xi= 1.2447-(2.6722/-3.4638)=2.0161=xk
2          5          -8        -14          6           9
   2.0161                 4.0323       18.21    20.5844    13.2748       38.86
                    2     9.0323       10.21     6.5844    19.2748       47.86




*Calcular las raíces del sig. Polinomio por el método de Birge-Vieta

P(x)= 5x3-x2-5x+1

a)Calcular las posibles raíces por el cambio de signo de Descartes a partir de -3 a
2 de 0.4 en 0.4

b)Calcular las raíces por método de Div. Sintética por el método de Birge-Vieta.

 x      f(x)
  -3   -128.00
-2.6    -80.64
-2.2    -46.08
-1.8    -22.40
-1.4      -7.68
  -1       0.00
-0.6       2.56
-0.2       1.92
 0.2       0.00
0.6     -1.28
   1      0.00
 1.4      5.76
 1.8     17.92


                         Raíz=-1




                         Raíz= 0.2

                         Raíz=1




*Calcular las raíces del siguiente polinomio:

        P(x)= 2x6-3x5-13x4+29x3-27x2+32x-12

   a) Realizar las tabulaciones y encontrar los cambios de signo según descartes
      para encontrar las posible raíz real de .3 en .3 de -5 a 5
   b) Calcular las raíces por el método de Birge-Vieta
   c) Realizar la grafica del polinomios



  X           F(x)
  -5         28028
 -4.7     18325.49857
 -4.4     11441.73363
 -4.1     6706.626212
 -3.8     3573.483008
 -3.5       1603.25
 -3.2     449.815808
 -2.9     -153.635188
-2.6          -407.219968
 -2.3          -455.904232
  -2                -400
 -1.7          -304.613452
 -1.4          -218.043008
 -1.1          -129.127648
 -0.8           -73.545472
 -0.5             -39.0625            -3.2
 -0.2           -19.731712
 0.1             -9.042328
 0.4             -2.019328
 0.7             3.726788
  1                   8
 1.3             9.068528
 1.6             5.764352
 1.9             0.632492
 2.2             4.130048
 2.5               39.875
 2.8           150.944768
 3.1           407.224532
 3.4           913.805312             0.4
 3.7           1820.431808
  4                 3332
 4.3           5720.104508
 4.6           9335.635712
 4.9           14622.42663




                    2           -3             -13           29          -27        32             -12
        -3.2                  -6.4           30.08      -54.656      82.0992 -176.3174        461.8158
                    2         -9.4           17.08         -681      55.0992 -144.3174 449.8185≠0
                              -6.4           50.56     -216.448     774.7328 -2655.462
                    2        -15.8           67.64     -242.104      829.832     -2799.78


Xi= -3.2 – (449.8158/-2799.7798) = -3.0393 = xk



                        2            -3          -13          29           -27          32          -12

-3.0393                      -6.0786         27.5928     -44.3519      46.6592     -59.7503     84.3416

                        2    -9.0786         14.5928     -15.3519      19.6592     -27.7503 72.3416≠0

                             -6.0786         46.0672 -184.3641         606.997 -1904.596
2   -15.1572       60.66   -199.716   626.6562 -1932.347



Xi= -3.0393 – (72.3416/-1932.3466) = -3.0018 =xk

                       2         -3        -13          29        -27          32        -12
-3.0018                     -6.0037    27.0273    -42.1074    39.3457        -633    15.1879
                       2    -9.0037    14.0273 -13.1074       12.3457   -5.0596     3.1879≠0
                            -6.0037    45.0492 -177.3358     571.6726 -1753.106
                       2   -15.0074    59.0765 -190.4432     584.0183 -1758.166


Xi= -3-0393 – (3.1879/-1758.1658) = - 2.9999 = xk

                       2         -3         -13         29        -27          32        -12
-2.9999                     -5.9999      26.999   -41.9956    38.9856    -35.9558    11.8672
                       2    -8.9999     13.999 -12.9956       11.9856   -3.9558 -0.1327≠0
                            -5.9999    44.9979 -176.9898     569.9222 -1745.665
                       2   -14.9998    58.9996 -189.9804 581-9078       -1749.621


Xi= -3-0393 – (3.1879/-1758.1658) = - 2.9999 = xk

X= -3 es la raíz



Xk= 0.4

                   2            -3         -13         29        -27          32        -12
       0.4                    -0.8       -0.88     -5.552     9.3792    -7.04832     9.9806
                   2          -2.2      -13.88     23.448    -17.6208   24.95168 -2.0193≠0
                              -0.8        -1.2     -6.032      6.9664    -4.2617
                   2            -3      -15.08     17.416    -10.5644    20.6898


Xi= 0.4 – (-2.0193/20.6898) = 0.4975 = xk

                   2           -3          -13         29        -27          32        -12
   0.4975                  -0.995      -0.9974    -6.9637     10.963     -7.9783    11.9507
                   2       -2.005     -13.9974    22.0362    -16.0369    24.0216 -0.0492≠0
                           -0.995      -0.5024    -7.2136      7.3741    -4.3096
                   2         -1.01    -14.4998    14.8225     -8.6627    19.7119
Xi= 0.4975 – (-0.0492/19.7119) = 0.4999 = xk

                     2         -3          -13        29       -27         32       -12
      0.4999              -0.9999      -0.9998   -6.9985   10.9985    -7.9991    11.998
                     2          -2    -13.9998   22.0014   -16.0014   24.0008 -0.0019≠0


X= 0.5 es la raíz




               SISTEMA DE ECUACIONES LINEALES (ALGEBRAICAS)

a11 x1 + a12 x2+ a13 x3 + ... a1n xn = b1

a21 x1 + a22 x2+ a23 x3 + ... a2n xn = b2

a31 x1 + a32 x2+ a33 x3 + ... a3n xn = b3
               .
  .        .                .
  .        .     .          .
  .        .     .          .
am1 x1 + am2 x2+ am3 x3 + ... amn xn = bm



Ax= B

Donde:
          A = es la matriz de coeficiente
          b = es el vector del coeficiente
X = es el vector de solución
                                Determinados (solución única)
               Consistentes
Solución de                     Indeterminados (familia de soluciones)
Sistemas de
Ecuaciones
Lineales
               Inconsistentes (no tiene solución)




                   x            y            y
x + y = 10
                   -10           20          -13
x–y=3
                    0            10           -3

                   10               0             7
y= 10 – x

x=3+y




                   (-10, -20)
                                             20
                                             18
                                             16
                                             14
                                             12
10
                                     (0, 10)    8         (10, 7)
                                                6
                                                4         (10, 0)
                                                2

                                                -2
                            -10 -8 -6 -4 -2        2 4 6 8 10 12
                                                 -4
                                                 -6   (0, -3)
                                                 -8
                                                -10
                                                 -12
                                                 -14
                        (-10, -13)




    x=3+y                                              x = 3 + 3.5

    y = 10 – (3 + y )                                  x = 6.5

    y= 10 – 3 – y

    2y = 7

    Y = 7/2 = 3.5




                               MÉTODO DE GAUSS
El método de Gauss consiste en resolver un sistema de ecuaciones lineales
transformándola en una matriz. Haciendo la diagonal principal “unos” y el triángulo
inferior “ceros”.

                                         Matriz Identidad:

                                             1 0 0
                                             0 1 0
                                             0 0 1
             Triangulo Inferior         Diagonal Principal         Triangulo Superior

Para hacer la diagonal principal “unos” y el triángulo inferior “ceros” se debe de
proceder a hacer las operaciones básicas de las matrices.

   1) Intercambiar filas.
2) Dividir entre un escalar.
     3) Multiplicar entre un escalar y sumar una fila.

Ejemplo:

*Determinar la solución de un sistema de ecuaciones lineales 2 x 2

3x + 4y = 3
x + 5y = 7


               =                  =                      =
F2       F1        F1(-3)+F2          F2(-1/11)

y = 18/11                                     verificación:

x + 5(18/11) = 7                              x + 5y = 7
x = 7 – 90/11                                 -13/11 + 5(18/11) = 7
x = -13/11                                    77/11 = 7
                                              7=7




3x1 + 6x2 – 2x3 = 11
x1 + 0x2 + 4x3 = 9
4x1 + 3x2 – 5x3 = -5



                       =                          =                   =

F1        F2                   F1(-3)+F2                F2(1/6)
                               F1(-4)+F3




                           =                            =

F2(-3)+F3                       F3(-1/14)
x3 = 33/14

     x2 = -8/3 + 77/14 = 119/42

     x1 = 9 – 4(33/14) = 126/14 – 132/14 = -6/14 = -3/7



     Verificación:

     x1 + 0x2 + 4x3 = 9
     -3/7 + 132/14 = 9
     -3/7 + 66/7 = 9
     63/7 = 9
     9=9




     Sistema de Ecuaciones 4 x 4:

     20x1 - x2 – 4x3 + x4 = 30
     -x1 - 30x2 + 3x3 - x4 = 40
     x1 + x2 – 32x3 – x4 = 40
     -x1 - x2 – 2x3 -25x4 = 50

    20        1     -4         1      30            1        1    -32    -1   40
    -1      -30      3        -1      40      =    -1      -30      3    -1   40
     1        1    -32        -1      40           20        1     -4     1   30
    -1       -1     -2       -25      50           -1       -1     -2   -25   50
F1 <-> F3                                         F1 (1) + F2
                                                  F1 (-20) + F3
                                                  F1 (1) + F4

    1       1      -32        -1      40            1       1     -32   -1    40
0     -29     -31            -2          80    =     0       1    31/29   2/29       -80/29
     0     -21     636           21          -770         0      -21    636     21         -770
     0      0      -34           -26          90          0       0     -34    -26          90
F2 (-1/29)                                              F2 (21) + F3

   1       1        -32           -1        40            1      1      -32      -1       40
   0       1       31/29         2/29     -80/29    =     0      1     31/29    2/29    -80/29
   0       0     19095/29      651/29   -24010/29         0      0       1   217/6365 -4802/3819
   0       0        -34          -26        90            0      0      -34     -26       90

F3(29/19095)                                            F3(34)+F4

   1       1       -32            -1        40            1      1      -32     -1        40
   0       1      31/29           2/29    -80/29          0      1     31/29    2/29    -80/29
   0       0        1          217/6365 -4802/3819 =      0      0       1   217/6365 -4802/3819

   0       0       0        -26              90           0      0      0       1         -90/26
        F4(-6365/158112)
         -158112/6365    506978/3819



    x4 = 1267445/237168                                 x1 + x2 – 32x3 – x4 = 40
    x3 = -770                                           -97675/4 + 913/58 – 32(-770) – 725/4 = 40
    x2 = -80/29 +31 – 725/58 = 913/58                   -5665150/232 + 3652/232 + 5716480/232 –
    x1 = 1604 – 98560/4 + 725/4 = 97675/4               42050/232 = 40
                                                        9280/232 = 40
                                                        40 = 40

    Verificación:
    *Otro ejemplo:

    X1 + 10X2 - X3 = 10

    X1 - 2X2 + 10X3 = 12

    10X1 + 3X2 + X3 = 14




                           =                        =                                 =


    F1(-1)+F2                    F2(-1/12)              F2(97)+F3

    F1(-10)+F3
=


F3(-12/935)



X3 = 1226/935

X2 – 11/12 X3 = -1/6

X1 + 10X2 – 1X3 = 10



X2 – 11/12(1226/935) = -2/12           X1 + 10(88/85) – 1226/935 = 10

X2 – 613/510 = -2/12                   X1 + 176/17 – 1226/935 = 10

X2 = -1/6 + 613/510                    X1 = 10 – 176/17 + 1226/935

X2 = 88/85                             X1 = 896/935



896/935 + 10(88/85) – 1226/935 = 10

PROBLEMA CORRECTO




2X1 + 3X2 – 5X3 = -3
4X1 – X2 – 2X3 = -12
-3X1 + 10X2 - 5X3 = 11


                       =                         =                      =


F1(1/2)                    F1(-4)+F2                  F2(-1/7)

                           F1(3)+F3
F2(-29/2)+F3                        F3(14/57)



X3= -83/57
X2 - 8/7X3 = 6/7
X1 + 3/2X2 – 5/2X3 = 3/2

X2 – 8/7(-83/57) = 6/7      X1 + 3/2(-46/57) – 5/2(-83/57) = -3/2

X2 + 664/399 = 6/7           X1 – 23/19 + 415/114 = -3/2

X2 = 6/7 – 664/399           X1 = -3/2 + 23/19 -415/114 = -224/57

X2 = -46/57



-224/57 + 3/2(-46/57) – 5/2(-83/57) = -3/2

-224/57 – 23/19 + 415/114 = -3/2

PROBLEMA CORRECTO




              MÉTODO DE GAUSS – JORDAN (MATRIZ AUMENTADA)

X1 + 2X2 – X3 = 10
X1 – X2 + 3X3 = 5
3X1 + X2 – 4X3 = 3


1 2 -1 10 1 0 0          1 2 -1 10 1 0 0          1 2 -1    10      1   0 0

1 -1 3 5 0 1 0       = 0 -3 4 -5 -1 1 0         = 0 1 -4/3 5/3 1/3 -1/3 0     =

3 1 -4 3 0 0 1           0 -5 -1 -27 -3 0 1       0 -5 -1 -27 -3        0 1

F1(-1) + F2              F2(-1/3)                  F2(-2) + F1

F1(-3) + F3                                        F2(5) + F3
1 0 5/3      20/3    1/3 2/3 0            1 0 5/3 20/3 1/3            2/3    0

= 0 1 -4/3       5/3     1/3 -1/3 0     = 0 1 -4/3 5/3          1/3       -1/3   0       =

    0 0 -23/3 -56/3      -4/3 -5/3 1          0 0    1 56/23 4/23 5/23 -3/23

    F3(-3/23)                                        F3(-2/3) + F1

                                                     F3(4/3) + F2

     1 0 0      60/23   1/23    7/23   5/23

= 0 1 0 113/23 13/23 -1/23 -4/23

     0 0 1      56/23   4/23    5/23   -3/23



X1 = 60/23

X2 = 113/23

X3 = 56/23


PROBLEMA CORRECTO




PROBLEMAS DE LAS HOJAS:

4x1 – 8x2 = -24

X1 + 6x2 = 34

4         -8 -24        1 0             1 6         34      0 1

1         6     34      0 1       =     4 -8        -24     1 0           =

          F1    F2                            F1 (-4)+ F2



    1 6          34      0 1            1      6    34      0         1

    0 -32       -160     1 -4      =    0      1 160/32     -1/32 4/32               =
F2 (-1/32)                         F2 (-6) + F1



1    0    4   -6/32   -24/32

0    1    5   -1/32   4/32

X1 = 4

X2 = 5




-1.1X1 + 10X2 = 120

-2X1 + 17.4X2 = 174



-1.1     10    120 1 0         =   1 -9.0909 -109.0909 -0.9090 0       =

-2       17.4 174 0 1              -2 17.4         174         0   1

       F1 (-1/1.1)                               F1 (2) + F2



1 -9.0909 -109.0909 -0.9090 0                =

0 -0.7818 -44.1818           -1.8181 1
F2 (-1/.7818)

       1 -9.0909 -109.0909 -0.9090 0                          = 1 0 404.6623 20.2309 -11.627

       0       1          56.5129       2.3254 -1.279           0 1 56.5129   2.3254   -1.279

                          F2 (9.0909) + F1



                   X1 = 404.6623

                   X2 = 56.5129




0.5X1 – X2 = -9.5

1.02X1 – 2X2 = -18.8



0.5    -1          -9.5   0 1             1       -2    -19     2 0

1.02 0.04 -18.8 0 1                 = 1.02 -2 -18.8 0 2                  =

       F1 (2)                                          F1 (-1.02) + F2



1 -2        - 19      2     0             1 -2         -19    2 0

0 0.04 0.58 2.04 2                  =     0   1        14.5 51 50        =
F2 (1/0.04)                        F2 (2) + F1



1 0    10     104 100

0 1    14.5    51     50



            X1 = 10

            X2 = 14.5




10X1 + 2X2 – X3 =27

-3X1 – 6X2 + 2X3 = -61.5

X1 + X2 + 5X3 = -21.5



10 2 -1        27       1 0 0       1 1     5    -21.5 0 0 1

-3 -6 2        -61.5 0 1 0      =   -3 -6 2      -61.5 0 1 0        =

1     1 5     -21.5     0 0 1       10 2 -1       27      1 0 0

       F1 F3                          F1 (3) + F2       F1 (-10) + F3
1 1    5        - 21.5 0 0 1               1 1            5       -21.5 0      0       1

0 -3 17         -126      0 1 3       =    0 1 -17/3                42    0 -1/3 1         =

0 -8 -51         242 1 0 0                 0 -8       -51           242 1      0       0

        F2 (-1/3)                               F2 (-1) + F1         F2 (8) + F3



1   0 32/3             -63.5 0 1/3         2              1 0      32/3 -63.5 0            1/3         2

0   1 -17/3            42     0 -1/3 -1           =       0 1 - 17/3 42            0           -1/3   -1

0   0 -289/3           578    1 -8/3 -8                   0 0       1     -6   -3/289 8/289 24/289

               F3 (-3/289)                                        F3 (17/3) + f2       F3 (-32/3) + F1



1 0 0 0.5         32/289 11/289 322/289                             X1 = 0.5

0 1 0      8      -1/17      -3/17 - 9/17                           X2 = 8

0 0 1      -6    - 3/289 8/289 24/289                               X3 = -6




8x1+2x2-2x3=-2

10x1+2x2+4x3=4

12x1+2x2+2x3=6



8   2 -2 -2 1 0 0                 1       1/4     -1/4 -1/4 1/8 0 0

10 2    4 4 0 1 0             =   10       2          4       4      0   1 0 =

12 2 2 6 0 0 1                    12       2          2       6     0    0 1

    F1(1/8)                                     F1(-10)+F2

                                                F1(-12)+F3
1    1/4 -1/4 -1/4 1/8                          0           0           1    1/4 -1/4               -1/4      1/8    0      0
0     1/2 13/2 13/2 -5/4                         1           0 =         0    1 -13                  -13       5/2    -2     0       =

0        -1       5         9         -3/2          0           1        0     -1           5           9      -3/2     0       1

F2(2/1)                                                                                 F2(1/4)+F1

                                                                                        F2(1)+F3

1     0       3       3     - 1/2 1/2                0                   1     0        3           3       - 1/2 1/2       0

0    1 -13 -13                  5/2       -2            0       =        0     1 -13 -13                     5/2 -2         0            =

0     0 -8            -4        1         -2         1                   0     0        1           1/2      1/8 1/4        -1/8

F3(-1/8)                                                                       F3(-3)+F1

                                                                               F3(13)+F2

1    0        0        3        - 1/2          1/2          0                x1 = 3/2                    x2=-13/2                x3 = 1/2

0    1        0   -13/2             7/8        5/4 -13/8

0    0        1       1/2        -1/8          1/4 -1/8




2x1-6x2-x3=-38

-3x1+x2+7x3=-34

-8x1+x2-2x3=-20



2    -6 -1 -38 1 0 0                            1 -3 -1/2                -19 1/2                0       0

-3 -1         7 -34 0 1 0 =                    -3 -1                7    34         0       1        0        =

-8 1 - 2 20 0 0 1                               8        1          -2   -20        0           0       1

     F1(1/2)                                                    F1(3)+F2

                                                                F1(8)+F3
1 1/4         -1/4      -1/4 1/8          0     0           1   1/4     -1/4      -1/4       1/8 0            0
0 1/2          13/2       13/2 -5/4        1     0 =         0    1       -13       -13       5/2 -2            0

0   -1          5            9     -3/2    0     1           0   -1          5         9      -3/2       0      1

F2(2/1)                                                          F2(1/4)+F1

                                                                 F3(1)+F3



1   0      3        3    - 1/2 1/2         0          1      0    3      3       - 1/2       1/2     0

0   1 -13 -13                5/2     -2    0     =       0   1   -13 -13          5/2         -2     0              =

0   0      -8       -4       1       -2    1             0   0    1      ½       1/8         1/4 -1/8

F3(-1/8)                                                                                   F3(-3)+F1

                                                                                         F3(13)+f2




    1      0        0    3         - 1/2   1/2       0                x1 = 4             x2=8                x3 = -2

    0      1        0 -13/2         7/8    5/4       -13/8

    0      0        1    1/2        -1/8   1/4        -1/8
METODO DE GAUSS SEIDEL


2x1 – 6x2 + x3 = 12             x1 = (12 + 6x2 - x3)/2
-x1 + 7x2- x3 = -8              x2 = (-8 + x1 + x3)/7
x1- 3x2 + 2x3 = 16              x3 = (16 - x1 + 3x2)/2



{0, 0, 0}

x1 = (12 + (6*0) -0)/2

x1 = 6
x2 = (-8+6+0)/7                   x3 = (16-6+(3*-0.28))/2

x2 = -0.28                         x3 = 4.58


{6, -0.28, 4.58}

x1 = (12 + (6*-0.28) -4.58)/2

x1 = 2.87

x2 = (-8+2.87+4.58)/7             x3 = (16-2.87+(3*-0.07))/2

x2 = -0.07                         x3 = 6.46


Ep = | (6-2.87)/6 |          Ep = 0.521



{2.87, -0.07, 6.46}

x1 = (12 + (6*-0.07) -6.46)/2

x1 = 2.56

x2 = (-8+2.56+6.46)/7             x3 = (16-2.56+(3*0.14))/2

x2 = 0.14                          x3 = 6.93


Ep = | (2.56 -2.87)/2.56 |        Ep = 0.121



{2.56, 0.14, 6.93}

x1 = (12 + (6*0.14) -6.93)/2

x1 = 2.95

x2 = (-8+2.95+6.93)/7             x3 = (16-2.95+(3*0.26))/2

x2 = 0.26                          x3 = 6.91


Ep = | (2.95-2.56)/2.95 |         Ep = 0.13
{2.95, 0.26, 6.91}

x1 = (12 + (6*0.26) -6.91)/2

x1 = 3.32

x2 = (-8+3.32+6.9)/7           x3 = (16-2.95+(3*0.31))/2

x2 = 0.31                      x3 = 6.97


Ep = | (3.32-2.95)/3.32 |      Ep = 0.111



{3.32, 0.31, 6.97}

x1 = (12 + (6*0.31) -6.97)/2

x1 = 3.44

x2 = (-8+3.44+6.97)/7          x3 = (16-3.44+(3*0.34))/2

x2 = 0.34                      x3 = 6.7


Ep = | (3.44-3.32)/3.44 |      Ep = 0.03



{3.44, 0.34, 6.7}

x1 = (12 + (6*0.34) -6.7)/2

x1 = 3.67

x2 = (-8+3.67+6.7)/7           x3 = (16-3.67+(3*0.33))/2

x2 = 0.33                      x3 = 6.66


Ep = | (3.67-3.44)/3.67 |      Ep = 0.05



{3.67, 0.33, 6.66}

x1 = (12 + (6*0.33) -6.66)/2
x1 = 3.66

x2 = (-8+3.66+6.66)/7            x3 = (16-3.66+(3*0.33))/2

x2 = 0.33                        x3 = 6.66


Ep = | (3.66-3.67)/3.66 |        Ep = 0.001



X1 = 3.66
x2 = 0.33
x3 = 6.66

PROBLEMA CORRECTO




                         POR MEDIO DE GAUSS


2x1-6x2+x3=12

-x1+7x2-x3=-8

X1-3x2+2x3=16



    2        -6      1      12          1       -3      2    16

   -1           7   -1      -8          -1      7      -1    -8

   1         -3      2      16          2        -6     1     12
F1-- F3                                            F1(1)+F2

                                                  F1(-2)+F3



   1           -3    2             16             1       -3     2         16

   0           4     1             8             0        1     ¼          2

   0           0    -3            -20            0        0      -3        -20

F2(1/4)                                                         F3(-1/3)



   1      -3   2            16

   0      1    ¼             2

   0      0    1           20/3



X3=20/3                  x2=2-1/4(20/3)                  X1=11/3

X2+1/4+3=2               x2= 2 -20/12->5/3               X2=1/3

X1-3x2+2x3=16            x2= 6/3 - 5/3 = 1/3              X3=20/3



Por Metodo De Gauss – Seidel

X1=12x+6x2-x3                      0, 0,     0

          2

X2= -8+x1+x3

          7

X3=16-x1+3x2

           2

X1=(12+6(0)-0)/2= 12/2=6                  X2=(-8+6+0)/7=2/7 =-0.2857
X3=(16-6+3(-0.2857))/2=9/2=4         X1=(12+6(0.2857)-(4))/2= 6/2=3



X2=-(8+3+4)/7=1/7 =-0.1428           X3=(16-3+3(-0.1428))/2=13/2=7



3-6 =1

 3

X1=(12+6(-0.1428)-(7))/2= 4/2=2        X2=(-8+2+4)/7=1/7 =0.1428

X3=(16-2+3(0.1428))/2=14/2=7



X1=(12+6(0.1428)-(7))/2= 5/2=2.5        X2=(-8+2.5+7)/7=1.5/7 =0.2142

X3=(16-2.5+3(0.2142))/2=15/2=7.5



2.5-2    =0.25

2.5



X1=(12+6(0.2142)-(7))/2= 6/2=3     X2=(-8+3+7)/7=2/7 =0.2857

X3=(16-3+3(0.2857))/2=14/2=7



X1=(12+6(0.2142)-(7))/2= 6/2=3        X2=(-8+3+7)/7=2/7 =0.2857

X3=(16-3+3(0.2857))/2=14/2=7



3-3 =0

3
X1+X2+6X3=8

X1+5X2-X3=5

4X1+2X2-2X3=4



   1   1    6    8   1   1      6       8

   1   5    -1   5   0   4     -7       -3

   4   2    -2   4   0   -2   -26       -28



F1(-1)+F2                     F2(1/4)

F1(-4)+F3
1    1        6          8      1    0   31/4             35/4

 0   1        -7/4     -3/4     0    1   -7/4             -3/4

 0   -2       -26       -28     0    0   -59/2            -59/2

F2(-1)+F1                                     F3(-2/59)

F2(2)+F3



 1       0   31/4     35/4      1    0    0        1

 0       1   -7/4      -3/4     0    1    0        1

 0       0    1         1       0    0    1        1



F3 (-31/4)+F1                 x1=1

F3 (7/4)+F2                   x2=1

                              X3=1



                    ESCUELA PREPARATORIA
                     “JOSÉ DE ESCANDÓN”


     NOMBRE: HANNELORE GOVELA CONTRERAS




                     MATERIA: CÁLCULO NUMÉRICO
MAESTRO: ING. JOSÉ ALEJANDRO SALINAS ORTA




         APUNTES DEL CUADERNO




             6°SEMESTRE “B”




                           29 DE MAYO DEL 2012

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Apuntes de Cálculo Númerico

  • 1. MODELOS, COMPUTADORAS Y ANALISIS DE ERROR Los metodos numericos constituyen tecnicas, mediante las cuales el posible formular problemas matematicos, de tal forma que pueden resolverse utilizando operaciones aritmeticas. Aunque existen muchos tipos de metodos numericos estos comparten una caracteristica comun. Invariablemente requiere n de un buen numero de tediosos calculos aritmeticos, no es raro que con el desarrollo de computadoras digitales eficientes y rapidas, el papel de los metodos numericos en la solucion de problemas de ingenieria, hayan aumentado de forma considerable en los ultimos años. MÉTODOS SIN COMPUTADORA Además de proporcionar un aumento en la potencia de cálculo, la disponibilidad creciente de las computadoras y su asociación con los métodos han influido de manera significativa de la solución a cuál de los problemas en ingeniería. Antes de la era de las computadoras los ingenieros solo contaban con 3 métodos para la solución de problemas. 1.- Se encontraban las soluciones de algunas problemas usando métodos exactos y analíticos dicho soluciones resultaban útiles y proporcionaban una comprensión excelente de comportamiento de algunas sistemas. No obstante las soluciones analíticas solo pueden encontrarse para una clase limitada de problemas. Estos incluyen aquellos que pueden aproximarse mediante modelos lineales y también aquellos que tiene una geometría simple y de bajas dimensiones. En consecuencia, las soluciones analíticas, tiene un valor práctico limitado porque la mayoría de los problemas reales son no lineales, e implican formas y procesos complejos. 2.- Para analizar el comportamiento de los sistemas que se usaban soluciones graficas, las cuales tomaban la forma o monograma; aunque las técnicas graficas se utilizan a menudo para resolver problemas complejos los resultados no son muy precisos. Además, las soluciones graficas sin la ayuda de una computadora son un extremo tediosas y difíciles de implementar. Finalmente, las técnicas graficas están limitadas a los problemas que pueden describirse usando 3 dimensiones o menos. 3.- Para implementar los métodos numéricos se utilizaban calculadoras y reglas de cálculo. Aunque en teoría dichas aproximaciones deberían de ser, perfectas adecuados para resolver problemas complicados, en la práctica se presentaban varias dificultades debido a que los cálculos manuales son lentos y tediosos.
  • 2. Además los resultados no son consistentes ya que surgen equivocaciones cuando se efectúan los numerosos cálculos de esta manera. Formulación: leyes Formulación: exposición fundamentales explicadas profunda de la relación brevemente. del problema con las leyes fundamentales Solución: métodos muy elaborados y con Solución: método de la frecuencia complicados computadora fácil de usar para hacer manejable el problema Interpretación: la facilidad de calcular permite holísticamente y Interpretación: análisis desarrollar la intuición; es profundo limitado por factible estudiar las una solución que sensibilidad y consume tiempo comportamiento de los La era antes de la computadora sistemas. La era de las computadoras MODELO MATEMÁTICO Y SOLUCIÓN DE PROBLEMAS El conocimiento y la comprensión son prerrequisitos para la aplicación eficaz de cualquier herramienta si no sabemos cómo funcionan las herramientas por ejemplo tendremos serios problemas para reparar un automóvil aunque la caja de herramientas sea la más completa. Esta es la realidad particularmente cuando se utilizan computadoras para resolver problemas de ingenieros. Aunque las computadoras tienen una gran utilidad, son prácticamente inútiles si no se comprende el funcionamiento de los sistemas de ingeniería. Esta comprensión es inusualmente es empírica resulta esencial, solo estamos a la mitad del camino. Durante muchos años de observación y experimentación los ingenieros y los científicos han advertido que ciertos aspectos de sus estudios empíricos ocurren una y otra vez. Este comportamiento general puede expresarse como las leyes fundamentales que engloban en esencia el conocimiento acumulada de la experiencia pasada. Así muchos problemas de ingeniería que resuelven con el empleo de un doble enfoque: empírico y análisis teórico.
  • 3. Debe destacarse que ambos estrechamente relacionados conforme se obtienen nuevos mediciones, las generalizaciones llegan a modificarse o a un descubrirse otros nuevas. En lo particular generalizaciones sirven para organizar principios que se utilizan para sintetizar los resultados de observaciones y experimentos en un sistema coherente y comprensible, del que se pueden obtener conclusiones. Desde la perspectiva de solución de un problema de ingeniería, el sistema es aun más útil cuando el problema se expresa por medio de un modelo matemático. UN MODELO MATEMÁTICO SIMPLE Un modelo matemático se define de manera general, como una formulación o una ecuación que expresa las características esenciales de un sistema físico o de un proceso en términos matemáticos. En general, el modelo se representa mediante una relación funcional de la forma: Variable dependiente = F (Variable independiente, parámetros, funciones de fuerza) Donde la variable dependiente es una característica que generalmente refleja el comportamiento o estudio de un sistema, las variables independientes son, por lo común dimensiones tales como tiempo y espacio, a través de las cuales se determina el comportamiento del sistema; parámetros son el reflejo de las propiedades o la composición del sistema y las funciones de fuerza sin influencias externas que actúan sobre el sistema. PROGRAMACIÓN Y SOFTWARE Hemos vistos desarrollos de modelos matemáticos a partir de la fuerza total para predecir un dato. Para el modelo matemático hacer a mano sería muy laborioso y tomaría mucho tiempo pero, con la ayuda de la computadora tales cálculos pueden realizarse fácilmente. PROGRAMAS COMPUTACIONALES Los programas computacionales son únicamente conjunto de instrucciones que dirigen a la computadora para realizar una cierta tarea. Hay mucha gente que escribe programas para un amplio rango de aplicaciones en los lenguajes de alto nivel, porque tienen una gran variedad de capacidades. Aunque habrá algunos ingenieros que usaran toda la amplia gama de capacidades, la mayoría necesitara realizar los cálculos numéricos orientados a una ingeniería.
  • 4. PROGRAMACIÓN ESTRUCTURADA En los comienzos de la computación, los programadores nos daban mucha importancia a que sus programas fueran claros y fáciles de entender. Sin embargo ahí se reconoce que escribir programas realizados y bien estructurados. ALGORITMO Procedimientos matemáticos general que vamos a aplicar a los problemas que se nos presentan; es un procedimiento matemático que nos indica la seria de pasos y decisiones que normas a tomar para la solución del problemas CARACTERÍSTICAS. Finito: Siempre debe terminar en un determinado número de pasos: Definido: Las acciones deben definirse sin ambigüedad Entrada: Puede tener una o varias entradas Salida: Puede tener una o varias salidas Efectividad.- Todas las operaciones deber de ser los suficientemente básicas para que pueden hacerse en un tiempo no mayor que el de una persona que tenga lápiz y papel. ERROR En los cálculos numéricos el optimista pregunta, que tan preciso son los resultados calculados. El pesimista pregunta, que tanto error se ha introducido; desde luego las 2 preguntas corresponden a lo mismo. Sólo que en raras ocasiones los datos proporcionados serán exactos, puesto que suelen originarse en el proceso de medida. De modo que hay un error probable en la información de entrada. Además, el propio algoritmo introduce error, quizás redondeos innecesarios o inevitables y la información de salida contendrá entonces el error generado por ambas fuentes.
  • 5. EXACTITUD Se refiere a la cercanía de un número o de una medida al valor verdadero que se supone representa. PRECISIÓN Se refiere al número de cifras significativas que representa una cantidad, a esto se refiere cuando se habla de doble precisión, dependiendo de la máquina que estemos utilizando. DÍGITOS SIGNIFICATIVOS Son aquellos números diferentes de cero, en una cifra o guarismo, leyendo de izquierda a derecha; empieza con el primer dígito diferente de cero y terminan con el tamaño que permitan las celdas que guardan la matiza. ERRORES INHERENTES O HEREDADOS Son errores en los valores numéricos con que se va a operar, puede deberse a 2 causas, sistemáticos o accidentales: Errores sistemáticos: Debido a la imprecisión de los aparatos de medición. Errores accidentales: Debido a las apreciaciones del observador y cortas causas ERROR DE TRUNCAMIENTO: Se debe a la interrupción de un proceso matemático antes de su terminación. Sucede cuando se toman solo algunos términos de una serie inf. ó cuando se toma solo un numero finito de intervalos un caso adicional de error de truncamiento ocurre cuando una calculadora poco sofisticada solo toma en cuenta los dígitos que aparecen en la pantalla y no analizan los primeros dígitos perdidos. ERROR DE REDONDEO Debido a las limitaciones propias de la máquina para representar cantidades que requieres un gran número de dígitos. ERROR DE REDONDEO INTERIOR Se deprecian los dígitos que no pueden conservarse de la localización de memoria correspondiente (pensando de una manera estricta este caso puede considerarse como un truncamiento).
  • 6. ERROR DE REDONDEO SUPERIOR Este caso tiene dos alternativas, según el signo del número en particular: a) Para números positivos: el último digito que puede conservarse en la localización de memoria se incrementa en una unidad si el primer digito despreciado es mayor o igual que el 5. b) Para los números negativos: el último digito en la localización de memoria se reduce en una unidad si el primer digito despreciado es mayor o igual a 5. ERROR ABSOLUTO: Es la diferencia entre el valor de un número y su valor aproximado. y= valor real y*= valor aprox. Ey = |y-y*| (valor absoluto) ERROR RELATIVO: Es el cociente del error absoluto entre el valor real Ry= ey/y Ry= y-y* Para todo y diferente a cero. Ejemplos: Cos x = 0.8775825619  valor real Aplicando la serie Taylor n=0 1+ = 1 valor aprox.
  • 7. Error absoluto: ey= |y-y*| ey= |0.877582 -1| ey= 0.122418 Error Relativo: ry= = ry= = 0.324215 Para n=1 = Ey=|y-y*|= |0.87758256 + 0.87500000 |= 0.00258256 Ry= = 0.00294281 Para n=2 = ey= |y-y*|= |0.87758256-0.87760416|= 0.00002160 ry= = = 0.00002461
  • 8. Para n=3 = ey= |y-y*|= |0.87758256-0.87760416|= 0.00000010 ry= = = 0.00000011 *Calcular el Cos 0.5 (Rad) Valor real y valor aprox. Utilizando la serie Taylor para las interacciones: n=1, n=2, n=3, n=4. - calcular el error absoluto, el error relativo NOTA: como ya se resolvió por serie de Taylor interacción 1, 2, y 3 solo tomamos sus resultados y resolvimos la interacción 4. n=4 1+ = = 1+ = 1-0.125+0.00260416-0.00002170+0.00000010=0.87758256 ey= |y-y*| = |0.87758256 – 0.87758256| = 0 ry= = =0 *Calcular para sen (0.5) con la serie de Taylor - Para n=0 n=1 n=2 n=3 n=4
  • 9. -Calcular valor real, valor aproximado, error absoluto, error relativo. Sen (0.5) = 0.47942554 Para n=0 (-1)° Ey= |y-y*| = |0.47942554 – 0.5|= 0.02057446 Ry= = = 0.04291482 Para n=1 =0.5 - 0.02083333 =0.47916667 Error absoluto Ey = ly-y*l Ey = l0.47942554-0.47916667l = 0.00025887 Error relativo Ry= Ry= Para n=2 = 0.5 – 0.02083333 +0.00026042 =0.47942709 Error absoluto Ey= |y-y*| Ey= |0.47942554 – 0.47942709| = 0.00000155 Error relativo Ry= Ry=
  • 10. Para n=3 =0.47942709- 0.00000155 =0.47942554 Error absoluto Ey= |y-y*| Ey= |0.47942554 – 0.47942554| = 0 Error relativo Ry= Ry= Para n=4 =0.47952554 – 0.00000001=0.47942555 Error absoluto Ey= |y-y*| Ey= |0.47942554 – 0.47942555| = 0.00000001 Error relativo Ry= Ry=
  • 11. *Calcular por donde x=0.3 interaccion n=0 a n=8 *Calcular valor real, valor aproximado, error absoluto, error relativo. Valor real N=0 Valor aproximado Error absoluto Ey= |y-y*| Ey= |1.3498588 –1| = 0.34985881 Error relativo Ry= Ry= Para n=1 Error absoluto Ey= |y-y*| Ey= |1.3498588 –1.3| = 0.04985881 Error relativo Ry= Ry=
  • 12. Para n=2 = 1.3 + 0.045 = 1.34500000 Error absoluto Ey= |y-y*| Ey= |1.34985881 –1.34500000| = 0.00485881 Error relativo Ry= Ry= Para n=3 = 1.34500000 + 0.0045 = 1.3950000 Error absoluto Ey= |y-y*| Ey= |1.34985881 –1.39500000| = 0.00035881 Error relativo Ry= Ry= Para n=4 Error absoluto Ey= |y-y*| Ey= |1.34985881 –1.34983750| = 0.00002131 Error relativo Ry= Ry=
  • 13. Para n=5 Error absoluto Ey= |y-y*| Ey= |1.34985881 –1.34985775| = 0.00000106 Error relativo Ry= Ry= Para n=6 Error absoluto Ey= |y-y*| Ey= |1.34985881 –1.34985876| = 0.00000005 Error relativo Ry= Ry= Para n=7 Error absoluto Ey= |y-y*| Ey= |1.34985881 –1.34985880| = 0.00000001 Error relativo Ry= Ry=
  • 14. Para n=8 Error absoluto Ey= |y-y*| Ey= |1.34985881 –1.34985880| = 0.00000001 Error relativo Ry= Ry=
  • 15. *Calcular para x=0.7, n=1, n=2, n=3, n=4 *Valor real, valor aproximado, Error absoluto, Error relativo ln(x+1)= Para n=0 ln(0.7+1)=0.53062825 valor real Valor aprox. Error absoluto Ey= ly-y*l = l0.53062825-1l = 0.46937175 Error relativo Ry= = = 0.88455854 Para n=1 Valor aprox. Error absoluto Ey= ly-y*l = l0.53062825-0.30000000l = 0.23062825 Error relativo Ry= = = 0.43463244 Para n=2 Valor aproximado Error absoluto Ey= ly-y*l = l0.53062825-0.54500000|=0.28562825 Error relativo Ry= = = 0.53828316
  • 16. Para n=3 Valor aproximado Error absoluto Ey= ly-y*l = l0.53062825-0.13066667l= 0.39996158 Error relativo Ry= = = 0.75375101 Para n=4 Valor aproximado Error absoluto Ey= ly-y*l = l0.53062825-0.19069167l= 0.33993658 Error relativo Ry= = = 0.64063038
  • 17. SOLUCIÓN DE ECUACIONES ALGEBRAICAS NO LINEALES Solución o raíz de una ecuación es el valor de x el cual logra satisfacer la ecuación. Su formula general esta expresada de la sig. Manera: + + + +….. x+ =0 Graficar la sig. función en un plano cartesiano y tabular con: Inicial para x= -5 rango Final para x= 5 Step incremento= 0.5 10 +12x-5=0 x f(x) -5 185 -4.5 143.5 -4 107 -3.5 75.5 -3 49 -2.5 27.5 -2 11 -1.5 -0.5 -1 -7 -0.5 -8.5 0 -5 0.5 3.5 1 17 1.5 35.5 2 59 2.5 87.5 3 121 3.5 159.5 4 203 4.5 251.5 5 305
  • 18. F(x)=10x^2+12x-5=0 A=10 B=12 C=-5 X1= 0.32736184495 X2= -1.52736185 f(x)= +12(0.327)-5=0 f(x)= 1.0692+3.924-5= 0.05 f(x)= +12(0.327)-5=0 f(x)= 23.31729-18.324-5= 0.00671
  • 19. CAMBIO DE SIGNO DE DESCARTES El cambio de signo de descartes es el análisis que se hace para localizar las raíces de la tabulación, es el rango. x f -2 11 Rango donde se encuentra la raíz -1.5 -0.5 -1 -7 -0.5 -8.5 0 -5 0.5 3.5 1 17 1.5 35.5 2 59 *Calcular las raíces para el sig. Sistema de ecuación. f(x)= -7x-13=0 a) Tabular de -5 a 5 de 0.3 b) Graficar c) Realizar por formula general el cálculo d) Determinar el cambio de signo de descartes
  • 20. x f(x) x f(x) -5 297 0.1 -13.59 -4.7 262.89 0.4 -14.04 -4.4 230.76 0.7 -12.51 Nota: Los números sombreados significa en donde se encontró el cambio de signo. -4.1 200.61 1 -9 -3.8 172.44 1.3 -3.51 -3.5 146.25 1.6 3.96 -3.2 122.04 1.9 13.41 -2.9 99.81 2.2 24.84 -2.6 79.56 2.5 38.25 -2.3 61.29 2.8 53.64 -2 45 3.1 71.01 -1.7 30.69 3.4 90.36 -1.4 18.36 3.7 111.69 -1.1 8.01 4 135 -0.8 -0.36 4.3 160.29 -0.5 -6.75 4.6 187.56 -0.2 -11.16 4.9 216.81
  • 21. Por formula general: f(x)= -7x-13=0 a= 11 b= -7 c=-13 = X2= X2= -0.8145 X1= 1.4509 f(x)= 11(1.4509)-7(1.4509)-13= 23.15621-10.1563-13= 0.00008 f(x)= 11(-0.8145)-7(-0.8145)-13= 7.29751+5.7015-13= 0.00098725
  • 22. RELACIÓN DE NEWTON Sirve para determinar donde existen raíces positivas, su fórmula es la sig: Donde a1, a2, a3 son los primeros coeficientes del polinomio dado. Ø Intervalo donde existen raíces positivas *Ejemplo: Calcular la relación de newton para el intervalo donde existen raíces positivas. a1x a2x a3x a4x a1 = 1 a2 = -2.0374 a3 = -15.4245 a4 = 15.6696 El rango de las raíces positivas 0≤x≤5.9160
  • 23. *Calcular el rango de raíces positivas en base a la relación de Newton F(x) = F(x) = =0 F(x) = F(x)= a1 = 1 El rango de las raíces positivas 0≤x≤5.38 a2 = -5 a3 = -2 a4 = 76 F(x) = =0 a=1 a2=-25 = 17.233 a3=164 El rango de las raíces positivas 0≤x≤ 17.233 a4=-320
  • 24. F(x) = a1 = 1 a2 = -2 a3 = 8 a4 = -4
  • 25. REGLA DE LOS SIGNOS DE DESCARTES La regla de los signos de los signos de descartes especifica que el número de raíces positivas es igual al número de cambios de signo de los coeficientes o es menor que este número en una cantidad igual a un entero par. *Método de búsqueda. Este método sirve para determinar el intervalo donde existe una raíz Fórmula: donde n= subintervalo *Calcular las raíces positivas de la función: a1= 1 a2=-2.0374 a3=-15.4245 a4=15.6696 = = =5.91607968 (0≤x≤5.91607968) *Calcular los intervalos para los subintervalos de n=2 f(x) xa 0 35.4936 Raíz Xa+h 2.95803984 -29.29068846 2 raíces positivas Xa+2h 5.91607968 -391.4689244 Raiz Este valor se sustituye en la función f(x)
  • 26. *Calcular las raíces positivas de la sig. Función *Calcular los intervalos para los subintervalos n = 12 a1= 1 a2= -5 a3= -12 (0≤x≤7) X f(x) Xa 0 -79 Xa+h 0.58333333 -39.62668808 Xa+2h 1.16666666 -12.75386825 Xa+3h 1.74999999 -0.16796885 Xa+4h 2.33333332 -0.87654307 Xa+5h 2.91666665 -11.10816899 Xa+6h 3.49999998 -24.31249960 Xa+7h 4.08333331 -31.16025271 Xa+8h 4.66666664 -19.54321105 Raíz positiva Xa+9h 5.24999997 25.42577779 Xa+10h 5.83333330 121.4128013 Xa+11h 6.41666663 288.8628822 Xa+12 6.99999996 550.9999782
  • 27. *Calcular las raíces positivas de las sig. Funciones. a) Calcular b) Calcular los intervalos c) Calcular los subintervalos para n = 12 d) Realizar la tabla de tabulación y determinar los cambios de signo de Descartes a1= 1 a2 =-25 a3=164 (0≤x≤17.23368794) = 1.43614066 X f(x) Xa 0 -320 Xa+h 1.43614066 -133.0733915 Xa+2h 2.87228132 -31.49954221 Xa+3h 4.30842198 2.49378860 Raíz positiva Xa+4h 5.74456264 -13.32115847 Raíz positiva Xa+5h 7.18070330 -61.17214280 Xa+6h 8.61684396 -123.2869238 Xa+7h 10.05298462 -181.8932607 Xa+8h 11.48912528 -219.2189131 Xa+9h 12.92526594 -217.4916401 Xa+10h 14.36140660 -158.9392014 Xa+11h 15.79754726 -25.78935606 Raíz positiva Xa+12h 17.23368792 199.7301364
  • 28. a) Calcular Xrmax b) Calcular los intervalos para subintervalos de n = 13 c) Determinar y marcar los cambios de signo de Descartes donde se encuentra la posible raíz a1= 1 a2= -3 a3= -1 (0≤x≤3.60555128) x f(x) Xa 0 -5 Xa+h .27735010 -0.27232758 Xa+2h .55470020 3.84646954 Raíz positiva Xa+3h .83205030 7.18538590 Xa+4h 1.10940040 9.71542788 Xa+5h 1.38675050 11.54961370 Xa+6h 1.66410060 12.94297339 Xa+7h 1.94145070 14.29254886 Xa+8h 2.21880080 16.13739383 Xa+9h 2.49615090 19.15857386 Xa+10h 2.77350100 24.17916636 Xa+11h 3.05085110 32.16426057 Xa+12h 3.32820120 44.22095757 Xa+13h 3.60555130 61.59837029
  • 29. METODO DE BISECCION , METODO DEL MEDIO INTERVALO, BÚSQUEDA BINARIA. Para xa ≤ x ≤ xb Xm = +xb=xm f (xm) * f (xb) -xa=xm | ≤ Ep Una vez que el intervalo contiene la raíz, ha sido localizado por el técnico de búsqueda este puede todavía subdividirse reiteradamente para encerrar aun mas a la raíz localizada. Este proceso se continúa hasta que el sub intervalo sea tan pequeño que la raíz será determinada. El procedimiento es el sig.: 1) Se determina el punto medio del intervalo Xm = 2) Se determina el producto f (xm) * f (xb), si este producto es negativo o nos indica que las funciones son de signo contrario, quedando localizada la raíz entre xm y xb, si el producto es f(x) no la atravesado el eje x entre xm y xb y la raíz debe encontrarse entre xa y xm. 3) Se selecciona el intervalo el cual tiene la raíz, se bisecta y se vuelve a repetir el procedimiento, esto se realiza hasta que la raíz es localizada con la precisión deseada aplicando la formula .
  • 30. f(x) = x3 - 25x2 + 164x - 320 = 0 Intervalo= 2.8722812 ≤ x ≤4.30842189 xm = |(xa+xb)/2| xa (xa+xb)/2 xb f ( xa) f (xm) funcion f (xb) ≤ Ep ≤ 0.0001 2.8722812 3.5403525 4.3084218 -31.4995422 -7.174221 2.4937886 0.718 3.5403525 3.94938715 4.3084218 -7.174221 -0.64194669 2.4937886 0.179 3.94938715 4.12890448 4.3084218 -0.64194669 1.3329829 2.4937886 0.085 3.94938715 4.03914582 4.12890448 -0.64194669 0.4498886 1.3329829 0.044 3.94938715 3.99042268 4.03914582 -0.64194669 -0.11612114 0.4498886 0.024 3.99042268 4.01478425 4.03914582 -0.11612114 0.17457277 0.4498886 0.012 3.99042268 4.00260347 4.01478425 -0.11612114 0.3115348 0.17457277 0.006 3.99042268 3.99651308 4.00260347 -0.11612114 -0.0420012 0.03115348 0.003 3.99651308 3.99955828 4.00260347 -0.0420012 -0.005303 0.03115348 0.001 Intervalo= 4.30842189 ≤ x ≤ 5.74456264 xm = f (xm) |(xa+xb)/2| xa (xa+xb)/2 xb f ( xa) funcion f (xb) ≤ Ep ≤ 0.0001 4.30842189 5.02649227 5.74456264 2.49378821 -0.29841478 -13.32115847 0.35903519 4.30842189 4.66745708 5.02649227 2.49378821 2.51534999 -0.29841478 0.1795176 4.66745708 4.84697468 5.02649227 2.51534999 1.44552772 -0.29841478 0.0897588 4.84697468 4.93673348 5.02649227 1.44552772 0.65565201 -0.29841478 0.0448794 4.93673348 4.98161288 5.02649227 0.65565201 0.19887129 -0.29841478 0.0224397 4.98161288 5.00405258 5.02649227 0.19887129 -0.04474249 -0.29841478 0.01121985 4.98161288 4.99283273 5.00405258 0.19887129 0.0783259 -0.04474249 0.00560993 4.99283273 4.99844266 5.00405258 0.0783259 0.01710654 0.04474249 0.00280496 4.99844266 5.00124762 5.00405258 0.01710654 -0.01373938 -0.04474249 0.00140248 Intervalo= 15.79754726 ≤ x ≤ 17.23368796 xm = f (xm) |(xa+xb)/2| xa (xa+xb)/2 xb f ( xa) funcion f (xb) ≤ Ep ≤ 0.0001 15.79754726 16.51561761 17.23368796 -25.7893561 74.31342236 199.7301441 0.35903518 15.79754726 16.15658244 16.51561761 -25.7893561 21.23663587 74.31342236 0.17951759 15.79754726 15.97706485 16.15658244 -25.7893561 -3.01535338 21.23663587 0.0897588 15.97706485 16.06682365 16.15658244 -3.01535338 8.92372372 21.23663587 0.0448794 15.97706485 16.02194426 16.06682365 -3.01535338 2.90772722 8.92372372 0.0224397 15.97706485 15.99950456 16.02194426 -3.01535338 -0.06539309 2.90772722 0.01121985 15.99950456 16.01072441 16.02194426 -0.06539309 1.41826865 2.90772722 0.00560993 15.99950456 16.00511449 16.01072441 -0.06539309 0.67571379 1.41826865 0.00280496 15.99950456 16.00230953 16.00511449 -0.06539309 0.30497999 0.67571379 0.00140248
  • 31. F(x)= x4-5x3-12x2+76x-79 = 0 Intervalo= 4.66666664 ≤ x ≤ 5.24999997 xm = f (xm) |(xa+xb)/2| ≤ xa (xa+xb)/2 xb f ( xa) funcion f (xb) Ep ≤ 0.0001 4.66666664 4.95833331 5.24999997 -19.54321105 -2.26670882 25.42577779 0.14583333 4.95833331 5.10416664 5.24999997 -2.26670882 10.13816317 25.42577779 0.07291667 4.95833331 5.03124998 5.10416664 -2.26670882 3.59323003 10.13816317 0.03645833 4.95833331 4.99479165 5.03124998 -2.26670882 0.57983013 3.59323003 0.01822917 4.95833331 4.97656248 4.99479165 -2.26670882 -0.86402495 0.57983013 0.00911459 4.97656248 4.98567707 4.99479165 -0.86402495 -0.14727754 0.57983013 0.00455729 4.98567707 4.99023436 4.99479165 -0.14727754 0.21497737 0.57983013 0.00227865 4.98567707 4.98795572 4.99023436 -0.14727754 0.03352581 0.21497737 0.00113932 F(x)= x4-3x3-2x2+17.81x-5 = 0 Intervalo= 0.27735010 ≤ x ≤ 0.55470020 xm = f (xm) |(xa+xb)/2| ≤ xa (xa+xb)/2 xb f ( xa) funcion f (xb) Ep ≤ 0.0001 0.2773501 0.41602515 0.5547002 -0.27232759 1.87719663 3.84646954 0.06933753 0.2773501 0.34668763 0.41602515 -0.27232759 0.82356062 1.87719663 0.03466876 0.2773501 0.31201887 0.34668763 -0.27232759 0.28069208 0.82356062 0.01733438 0.2773501 0.29468449 0.31201887 -0.27232759 0.00542352 0.28069208 0.00866719 0.2773501 0.2860173 0.29468449 -0.27232759 -0.13314526 0.00542352 0.0043336 0.2860173 0.2903509 0.29468449 -0.13314526 -0.06378365 0.00542352 0.0021668 0.2903509 0.2925177 0.29468449 -0.06378365 -0.02916065 0.00542352 0.0010834
  • 32. MÉTODO DE LA FALSA POSICIÓN Xn=xa+δ E F(xb) δ Xa ≤ x ≤ xb XA XN Razón T.T C B XB = A F(xa) D Xb-xa Criterio + (positiva) xa ≤ x ≤ xn F(xn)*f(xb)= -(negativo) xn ≤ x ≤ xb
  • 33. F(x)= x4-5x3-12x2+76x-79 = 0 Intervalo= 4.6666 ≤ x ≤ 5.24999 xn=xa+ɗ xa xb f (xa) f(xb) d xn f (xn) Ep. 4.6666 5.24999 -19.5461331 25.42462751 0.25356517 4.92016517 -5.07267633 0.05153591 4.6666 4.92016517 -19.5461331 -5.07267633 0.20131837 4.86791837 -8.63380116 0.01073288 4.86791837 4.92016517 -8.63380116 -5.07267633 0.03291061 4.90082898 -6.42778779 0.00394549 4.90082898 4.92016517 -6.42778779 -5.07267633 0.0108073 4.91163628 -5.67583669 0.00173647 F(x)= x3-25x2+164x-320 = 0 Ep=0.00001 ≤ x Intervalo= 2.87228000 ≤ x ≤ 4.30842000 Criterio: F(xa)*f(xn) < 0 xb=xn F(xa)*f(xn) > 0 xa=xn xn xa xb f(xa) f(xb) d xn = xb - d f (xn) ≤ Ep≤ 0.0001 1 2.87228 4.30842 -31.49954221 2.49378015 0.10555254 4.20286746 190,774,089 2 2.87228 4.20286746 -31.49954221 1.90774089 0.07598391 4.12688355 131,535,270 0.01841193 3 2.87228 4.12688355 -31.49954221 1.31535227 0.05028955 4.076594 0.84331102 0.01233617 4 2.87228 4.076594 -31.49954221 0.84331102 0.03140141 4.04519259 0.51585257 0.00776265 5 2.87228 4.04519259 -31.49954221 0.51585257 0.01889872 4.02629387 0.30655684 0.00469383 6 2.87228 4.02629387 -31.49954221 0.30655684 0.01112274 4.01517113 0.17906493 0.00277018 7 2.87228 4.01517113 -31.49954221 0.17906493 0.00646025 4.00871088 0.10354479 0.00161155
  • 34. *Calcular las raíces positivas del siguiente polinomio utilizado el método de falsa posición, calcule las interacciones cuando n = 12 F(x) = -0.1x4-0.15x3-0.5x2-0.25x+1.2 a1=-0.1 a2=-0.15 a3=-0.5 X F(x) -5 -53.80000000 -4.5 -35.13750000 -4 -21.80000000 -3.5 -12.62500000 -3 -6.60000000 -2.5 -2.86250000 Cambio -2 -0.70000000 de signo -1.5 0.45000000 -1 1.00000000 -0.5 1.21250000 0 1.20000000 0.5 0.92500000 1 0.20000000 Cambio 1.5 -1.31250000 de signo 2 -4.10000000 2.5 -8.80000000 3 -16.20000000 3.5 -27.23750000 4 -43 4.5 -64.72500000 5 -93.80000000
  • 35. F (x) = -0.1x4-0.15x3-0.5x2-0.25x+1.2 intervalo = -2 < x < -1.5 n xa xb F(xa) F(xb) d xn=xb-d F(xn) ep 1 -2 -1.5 -0.70000000 0.45000000 0.19565217 -1.69565217 0.09090663 ------------- 2 -2 -1.69565217 -0.70000000 0.09090663 0.03498167 -1.73063384 -0.66709372 0.02021321 3 -1.73063384 -1.69565217 -0.66709372 0.09090663 0.00419534 -1.69984751 0.08206244 0.01811123 4 -1.73063384 -1.69984751 -0.66709372 0.08206244 0.00337233 -1.70321984 0.07491576 0.00197997
  • 36. MÉTODO NEWTON – RAPHSON f(xb) f(x) xa ≤ x ≤ xb xa xb xn+1 m f(xa) Considera la grafica de la función xn es una primera aproximación a una raíz , si dibujamos una recta tangente a la curva x=a xn interceptarán el eje x en un valor xn + 1 que constituye una aproximación mejorada ala raíz la pendiente de la tangente es f(xn) – f (xn+1) la cual presenta la derivada de la función en punto n xn - xn + 1 Xn lo que simbolizamos con f´(xn) resolviendo la ecuación para xn+1 tenemos la siguiente ecuación xn+1= xn – f (xn) de donde se repite el procedimiento con d f´(xn) Esta nueva aproximación obteniendo un valor mejorado ala raíz y continuamos hasta que 2 valores consecutivos de la raíz difieran en una cantidad menor que cierto valor de error permitido que controla el valor predecible de la raíz.
  • 37. F (x) = x3 – 25x2 + 164x -320 = 0 F (x) =3x2 - 50x + 164 = 0 n xn F(xn) F´(xn) F(xn)/ F´(xn) Xn+1 ep 1 4.308421986 2.49378862 4.26640073 0.58451814 3.72390385 0.15696381 2 3.72390385 -4.32517815 19.40718715 -0.22286478 3.94676863 0.05646766 3 3.94676863 -0.67576380 13.39251636 -0.05045831 3.99722694 0.01262333 4 3.99722694 -0.03337671 12.07212263 -0.00276478 3.99999172 0.00069120 5 3.99999172 -0.00009936 12.00021528 -0.00000828 4.00000000 0.00000207 6 4.00000000 0 12 0 4 0 F(x)= -0.1x4-0.15x3-0.5x2-0.25x+1.2 F´(x)= -0.40x3 - 0.45x2 -1x - 0.25=0 Intervalo = -2 < x < 1.5 n xn F(xn) F´(xn) F(xn)/ F´(xn) Xn+1 ep 1 -2 -0.700000000 3.15000000 -0.22222222 -1.77777778 0.12500000 2 -1.77777778 -0.09187624 2.35301784 -0.03904613 -1.73873165 0.02245667 3 -1.73873165 -0.00240055 2.23090205 -0.00107604 -1.73765561 0.00061925 4 -1.73765561 -0.00000170 2.22760807 -0.00000080 -1.73765481 0.00000046 5 -1.73765481 0 2.22760562 0 -1.73765481 0 F(x) = -0.1x4-0.15x3-0.5x2-0.25x+1.2 F´(x)= -0.40x3 - 0.45x2 -1x - 0.25=0 Intervalo = 1< x < 1.5 n xn F(xn) F´(xn) F(xn)/ F´(xn) Xn+1 ep 1 1 0.20000000 -2.10000000 -0.09523810 1.09523810 0.08695653 2 1.09523810 -0.01454231 -2.41054963 0.00603278 1.08920532 0.00553870 3 1.08920532 -0.00006219 -2.38995046 0.00002602 1.08917930 0.00002389 4 1.08917930 0 -2.38986189 0 1.08917930 0
  • 38. *Determinar las raíces positivas por medio del método newton raphson F(x) = x5- 3x4+3x3-17x-3=0 F´(xn)= 5x4-12x3+9x2-17=0 x F(x) -5 -5293 -4.5 -3275.34375000 -4 -1919 -3.5 -1047.53125000 -3 -519 -2.5 -222.21875000 -2 -73 -1.5 -10.40625000 Raíz positiva (-1.5≤x≤-1) -1 7 -0.5 4.90625000 Raíz positiva (-0.5≤x≤0) 0 -3 0.5 -11.28125000 1 -19 1.5 -25.96875000 2 -29 2.5 -18.15625000 Raíz positiva (2.5≤x≤3) 3 27 3.5 141.15625000 4 377 4.5 808.96875000 5 1537 Intervalo = -1.5≤x≤-1 n xn F(xn) F´(xn) F(xn)/ F´(xn) Xn+1 ep 1 -1.5 -10.40625000 69.06225000 -0.15067873 -1.34932127 0.11167002 2 -1.34932127 -1.84880357 45.44015974 -0.04068656 -1.30863471 0.03109085 3 -1.30863471 -0.11252868 39.96926207 -0.00281538 -1.30581933 0.0215603 4 -1.30581933 -0.00051455 39.60403579 -0.00001299 -1.30580634 0.00000995 5 -1.30580634 -0.00000010 39.60235460 0 -1.30580634 0
  • 39. Intervalo= -0.5 ≤ x ≤ 0 xn+1=xn- |(xn+1 - xn)/xn+1| n xn f(xn) f'(xn) f(xn)/f'(xn) (f(xn)/f'(xn)) ≤ Ep≤0.00001 1 -0.5 4.90625 -12.9375 -0.37922705 -0.12077295 3.14 2 -0.12077295 -0.95280868 -16.846522 0.05655818 -0.17733113 0.31894109 3 -0.17733113 -0.005242 -16.6451217 0.00031493 -0.17764606 0.00177278 4 -0.17764606 -0.00000022 -16.6437232 0.0000001 -0.17764607 0.00000007 5 -0.17764607 0 -16.6437232 0 -0.17764607 0 Intervalo= 2.5 ≤ x ≤ 3 xn+1=xn- |(xn+1 - xn)/xn+1| n xn f(xn) f'(xn) f(xn)/f'(xn) (f(xn)/f'(xn)) ≤ Ep≤0.00001 1 2.5 -18.15625 47.0625 -0.38579017 2.88579017 0.13368615 2 2.88579017 12.11760658 116.323194 0.10417189 2.78161829 0.0374501 3 2.78161829 1.20603414 93.7034892 0.01287075 2.76874754 0.00464858 4 2.76874754 0.01662911 91.1272124 0.00018248 2.76856505 0.00006591 5 2.76856505 0.0000033 91.0910189 0.00000004 2.76856502 0.00000001 6 2.76856502 0 91.0910117 0 2.76856502 0
  • 40. MÉTODO DE LA SECANTE xa ≤ x ≤xb M=f’(x) Xn+1 xa Xn-1 xn F(xa) F(xn+1) F(xn-1) m= = Utilizando el método de Newton Raphson
  • 41. F(x)= x4-5x3-12x2+76x-79=0 Intervalo = 2.1 ≤ x ≤ 2.5 n xn-1 xn f(xn-1) f(xn) xn+1 Ep≤0.001 1 2.5 2.1 -3.0625 0.8231 -0.084473337 2.184473337 0.03866 2 2.1 2.184473337 0.8231 0.40744376 -0.08280432 2.267277657 0.03652147 3 2.18447334 2.26727766 0.40744376 -0.22348814 0.02933087 2.23794679 0.01310615 4 2.26727766 2.23794679 -0.22348814 0.02448622 -0.00289628 2.24084307 0.0013625 F(x)=x4-2.0374x3-15.424x2+15.6696x+35.4936=0 Intervalo = 3.944053118 ≤ x ≤ 4.4370599758 n xn-1 xn f(xn-1) f(xn) xn+1 Ep≤0.001 1 4.43705998 3.944053118 10.9819303 -25.656687 -0.34523472 4.28928784 0.08048766 2 3.94405312 4.28928784 -25.656687 -3.35947823 -0.05201586 4.3413037 0.01198162 3 4.28928784 4.3413037 -3.35947823 1.33107987 0.01476099 4.32654271 0.00341173 4 4.3413037 4.32654271 1.33107987 -0.03855114 -0.00041548 4.32695819 0.00009602 Intervalo = 1.972026559 ≤ x ≤ 2.465033199 n xn-1 xn f(xn-1) f(xn) xn+1 Ep≤0.001 1 2.4650332 1.972026559 -13.1972309 5.91089891 -0.15250642 2.12453298 0.0717835 2 1.97202656 2.12453298 5.91089891 0.00134378 -0.00003465 2.12456763 0.0000163 F(x)=25x3-6x2+7x-88=0 Intervalo = 1.5 ≤ x ≤ 2 n xn-1 xn f(xn-1) f(xn) xn+1 Ep≤0.001 1 2 1.5 102 -6.625 -0.03049982 1.53049482 0.01992481 2 1.5 1.53049452 -6.625 -1.71469495 -0.01064889 1.54114372 0.0069097 3 1.53049482 1.54114372 -1.71469495 0.047446 0.00028672 1.54085699 0.00018608
  • 42. *Calcular las raíces del sig. Polinomio. F(x)= -0.5x2+2.5x+4.5=0 f’(xn)= -1x+2.5=0 Por el método de Newton Raphson Intervalo= -1.5 ≤ x ≤ -1 xn+1= xn- |xn+1-xn/xn+1| n xn f(xn) f'(xn) f(xn)/f'(xn) (f(xn)/f'(xn)) ≤Ep≤0.00001 1 -1.5 -0.375 4 -0.09375 -1.40625 0.06666667 2 -1.40625 -0.00439453 3.906525 -0.001125 -1.405125 0.00080064 3 -1.405125 -0.0000063 3.905125 -0.00000016 -1.40512484 0.00000012 Intervalo= 6 ≤ x ≤ 6.5 xn+1= xn- |xn+1-xn/xn+1| n xn f(xn) f'(xn) f(xn)/f'(xn) (f(xn)/f'(xn)) ≤Ep≤0.00001 1 6 1.5 -3.5 -0.42857143 6.42857123 0.66666667 2 6.42857123 -0.09183673 -3.92857143 0.02337662 6.40519481 0.00364964 3 6.40519481 -0.00027323 -3.90519481 0.00006997 6.40512484 0.00001092
  • 43. *Determinar las raíces de la función: F(x)= -82x-90x2+44x3-8x4+0.7x5=0 Por el método de secante Intervalo= -1 ≤ x ≤ -0.5 n xn-1 xn f(xn-1) f(xn) xn+1 Ep≤0.001 1 -0.5 -1 12.47812500 -60.70000000 -0.41474143 -0.58525857 0.70864649 2 -1.0 -0.58525857 -60.70000000 7.35649476 0.04483104 -0.63008961 0.07115026 3 -0.58525857 -0.63008961 7.35649476 3.59894824 0.04293881 -0.67302842 0.06379940 4 -0.63008961 -0.67302842 3.59894824 -0.73065376 -0.00724626 -0.66578216 0.01088383 5 -0.67302842 -0.66578216 -0.73065376 0.05154407 0.0004775 -0.66625967 0.00071670 6 -0.66578216 -0.66625967 0.05154407 0.00065209 0.00000612 -0.666265780 0.00000917 Intervalo= 0 ≤ x ≤ 0.5 n xn-1 xn f(xn-1) f(xn) xn+1 Ep≤0.001 1 0.5 0 -58.47812500 0 0 0 0 Intervalo= 4.5 ≤ x ≤ 5 n xn-1 xn f(xn-1) f(xn) xn+1 Ep≤0.001 1 5.0 4.5 27.50000000 -170.80312500 -0.43066171 4.93066171 0.08734359 2 4.5 4.93066171 -170.80312500 -6.39204599 -0.01674345 4.94740516 0.00338429 3 4.93066171 4.94740516 -6.39204589 1.58252140 0.00332267 4.94408249 0.00067205 4 4.94740516 4.94408249 1.58252140 0.01046623 -0.00002183 4.94410432 0.00000442 5 4.94408249 4.94410432 -0.01046623 -0.00001697 -0.00000004 4.94410436 0.00000001
  • 44. *Calcular las raíces de la función f(x)= 5x3-5x2+6x-2=0 por el método de falsa posición Intervalo= 0<x<0.5 n xa xb f(xa) f(xb) ∂ xn f(xn) Ep 1 0 0.5 -2 0.375 0.0789474 0.4210526 0.01312145 2 0 0.4210526 -2 0.01312145 0.0027444 0.4183082 0.01312145 0.0065607 3 0 0.4183082 -2 0.00092207 0.0001928 0.4181155 0.00092207 0.000461 4 0 0.4181155 -2 0.00006592 1.368E-05 0.4181017 0.00006592 3.296E-05 5 0 0.4181017 -2 0.00000472 9.9E-07 0.4181007 0.00000472 2.57E-06 6 0 0.4181007 -2 0.00000034 7E-08 0.4181006 0.00000034 1.7E-07 7 0 0.4181006 -2 0.00000002 1E-08 0.4181006 0.00000002 0
  • 45. MÉTODO DE BIRGE-VIETA El método de Birge-Vieta aplica Newton raphson para encontrar una raíz del polinomio p(x). Dado un punto x(k) evalua p(xk) y p’(xk) mediante división sintética cuando encuentra una raíz p; elimina el factor x-p mediante división sintética y continua trabajando sobre el polinomio restante. El proceso se repite hasta encontrar la raíz del polinomio. Ejemplo: P(x)= x3-2x2-5x+6 valor inicial 0.8333 División sintética 1 -2 -5 6 0.8333 0.8333 0.9722 -4.9766 1 -1.1667 -5.9722 1.0234 ≠0 0.8333 -0.2778 1 -0.3333 -6.25 X1=0.8333-(1.0234/-6.2500)=0.997044 X1=0.997044=xk 1 -2 -5 -6 0.997044 0.997044 -0.99999 -5.982254 1 -1.002956 -5.99999 0.017746 ≠0 0.997044 -0.005894 1 -0.005912 -6.005884 X1=0.99704-(0.017746/-6.00589352)=0.999999 X1=0.999998 1 -2 -5 6 0.999998 0.999998 -1 -5.999988 1 -1.000002 -6 0.000012 ≈ ᴓ si es la raíz X=1 es la raíz
  • 46. P(x)= x3-25x2+164x-320=0 2.8722812 Para xk: 4.3084218 15.79754 1 -25 164 -320 2.8722812 2.8722812 -63.55703071 288.500452 1 -22.1277188 100.4429693 -31.4995476 ≠0 2.8722812 -55.30703142 1 -19.2554376 44.69296858 X1=2.8722812-(-31.49954763/44.69296858)=3.577079933 X1=3.577079933=xk 1 -25 164 -320 3.57707993 3.577079933 -76.63149748 312.5241171 -21.42292007 87.36850252 -7.47588285 ≠0 3.577079933 -63.83599664 -17.84584014 23.53250588 X1=3.577079933-(-7.475882852/23.53250588)=3.894763179 X1=3.894763179=xk 1 -25 164 -320 3.894763179 3.894763179 -82.19989925 318.5920204 1 -21.10523682 81.80010075 -1.40797958 ≠0 3.894763179 -67.03071903 1 -17.21047364 14.76938172 X1=3.894763179-(-1.40797958/14.76938172)=3.990094155 X1=3.990094155=xk 1 -25 164 -320 3.990094155 3.990094155 -83.83150251 319.8798533 1 -21.00990584 80.168.49749 -0.120146741 ≠0 3.990094155 -67.91065112 1 -17.01981169 12.25784637
  • 47. X1=3.990094155-(-.01201467408/12.25784637)=3.999895774 X1=3.999895774 1 -25 164 -320 3.999895774 3.999895774 -83.99822815 319.9987491 1 -21.00010423 80.00177185 -0.001250853 ≈ᴓ Si es la raíz X=4 es la raíz
  • 48. Xk=4.3084218 1 -25 164 -320 4.3084218 4.3084218 -89.59195341 322.4937878 1 -20.6915782 74.85195341 2.4937783 ≠0 4.3084218 -70.58554819 1 -16.3831564 4.266405223 X1=4.3084218-(2.49378783)/4.266405223=3.7239004461 X1=3.7239004461=xk 1 -25 164 -320 3.723900446 3.723900446 -79.23014709 315.6748334 1 -21.27609554 84.7698529 -4.32516659 ≠0 3.723904461 -65.36268266 1 -17.55219108 19.40717025 X1=3.7239004461-(-4.325166598/19.40717025)=3.946768822 X1=3.946768822=xk 1 -25 164 -320 3.946768822 3.946768822 -83.09223642 319.3242388 1 -2105323118 80.90776358 -0.675761227≠0 3.946768822 -67.51525229 1 -17.10646236 13.39251129 X1=3.946768822-(-0.6757612266/13.38251129)=3.997226963 X1= 3.997226963=xk 1 -25 164 -320 3.997226963 3.997226963 -83.95285068 319.9666236 1 -21.00277304 80.04714932 -0.033376428≠0 3.997226963 -67.9750273 1 -17.00554608 12.07212202 X1=3.997226963-(-0.03337642759/12.07212202)=3.999991715 X1=3.999991715=xk
  • 49. 1 -25 164 -320 3.999991715 3.999991715 -83.99985915 319.9999006 1 -21.00000829 80.0014085 -0.000994209 ≈ᴓSi es la raíz X=4 es la raíz
  • 50. Xk= 15.79754 1 -25 164 -320 15.79754 15.79754 -145.3762299 294.2097523 ≠0 1 -9.20246 18.62377005 -25.79024766 15.79754 104.1860401 1 6.59508 122.8098102 Xi= 15.79754-(-25.79024766/122.8098102)=16.00754153 Xi=16.00754153=xk 1 -25 164 -320 16.0075415 16.00754153 -143.9471525 320.9967897 ≠0 1 -8.992458473 20.05284754 0.996789712 16.00754153 112.2942334 1 7.015083057 132.3270809 Xi=16.00754153-(0.9967897115/132.3470809=16.0000099 1 -25 164 -320 16.0000099 16.000001 -143.99999 320.001305 1 -8.99999 20.000008 0.001305 ≈ᴓ si es la raíz X=16 es la raíz
  • 51. *Calcular las raíces reales o iguales a 0 del siguiente polinomio P(x)=x4-5x3-5x2+23x+10 a) Encuentre posibles raíces con el cambio de signo de Descartes a partir del -4 a 6 de .6 en .6 x f(x) -4 414 -3.4 204.1536 -2.8 77.6256 -2.2 11.8656 Xk=-2.2 -1.6 -12.5664 -1 -12 Xk=-1 -0.4 0.3456 0.2 14.3616 0.8 23.0496 1.4 22.5216 2 12 Xk=2 2.6 -6.1824 3.2 -26.5824 3.8 -40.6464 4.4 -36.7104 5 0 Xk=5 5.6 87.3696 b) Encontrar las raíces xi utilizando ando el método de Birge-Vieta
  • 52. Xk=-2.2 1 -5 -5 23 10 -2.2 2.2 15.84 -23.834 1.8656 1 -7.2 10.84 -0.848 11.8656≠0 -2.2 20.68 -69.344 1 -9.4 31.52 -70.192 Xi=-2.2-(11.8656/-10.192)=-2.030955095 Xi=-2.030955095=xk 1 -5 -5 23 10 -2.03096 -2.03096 14.27955 -8.4358 -8.43588 1 -7.03095 9.272534 4.153642 1.564138≠0 -2.03096 18.40443 -56.2249 1 -9.05191 27.68389 -52.071 Xi=-2.030955095-(1.564138841/-52.07108844)=-2.000916567 Xi= -2.0009 1 -5 -5 23 10 -2.0009 -2.0009 14.0082 -18.0247 -9.955 1 -7.0009 9.00082 4.9753 0.0449≠0 -2.0009 14.0082 -54.0641 1 -9.0018 27.0199 -49.0888 Xi= -2.0009-(0.0449/-49.0888)=-1.9999 1 -5 -5 23 10 -1.9999 -1.9999 13.9999 -17.9476 -10.0042 1 -6.9999 8.9992 5.0023 -0.0042 ≈ᴓ si es la raíz
  • 53. X=-2 es la raíz Xk=-1 1 -5 -5 23 10 -1 -1 6 -1 -22 1 -6 1 22 -12≠0 -1 7 -8 1 -7 8 14 Xi=-1-(-12/14)=-0.1428 Xi=-0.1428=xk 1 -5 -5 23 10 -0.1428 -0.1428 0.7323 0.6091 -3.3713 1 -5.1428 -4.2656 23.6091 6.6286 ≠0 -0.1428 0.7547 0.5013 1 -5.2856 -3.5108 24.1104 Xi= -0.1428-(6.6286/24.1104)=-0.4177 Xi=-0.4177=xk 1 -5 -5 23 10 -0.4177 -0.4177 2.2669 1.1432 -10.0846 1 -5.4177 -2.737 24.1432 -0.0846 ≠0
  • 54. -0.4177 2.4372 0.1251 1 -5.8354 -0.2995 24.2683 Xi=-0.4177-(-0.0846/24.2683)=-0.4142 Xi= -0.4142=xk 1 -5 -5 23 10 -0.4142 -0.4142 2.2426 1.1421 -9.9997 1 5.4142 -2.7424 24.1421 0.00093 ≠0 X=-0.4142 es la raíz Xk=2 1 -5 -5 23 10 2 2 -6 -22 2 1 -3 -11 1 12≠0 2 -2 -26 1 -1 -13 -25 Xi=2-(12/-25)=2.48=xk 1 -5 -5 23 10 2.48 2.48 -6.2496 -27.899 -12.1495 1 -2.52 -11.2496 -4.899 -2.1495≠0 2.48 -0.0992 -28.145 1 -0.04 -11.3488 -33.044 Xi=2.48-(-2.1495/-33.0440)=2.4149= xk 1 -5 -5 23 10 2.4149 2.4149 -6.2429 -27.1428 -10.0214 1 -2.585 -11.2426 -4.1498 -0.0214≠0 2.4149 -0.4107 -28.1417
  • 55. 1 -0.1701 -11.6533 -32.2915 Xi= 2.4149-(-0.0214/-32.2915)= 2.4142 =xk 1 -5 -5 23 10 2.4142 2.4142 -6.2425 -27.1417 -9.999 1 -2.5857 -11.2425 -4.1417 0.0009 ≈ᴓ si es la raíz X=2.4142 es la raíz. Función p(x)= x f(x) -4 -495 -3.4 -99.3485 Xk=-3.4 -2.8 21.1766 -2.2 27.2794 -1.6 8.1245 -1 0 -0.4 4.9795 0.2 9.5846 Xk=0.8 0.8 3.4474 1.4 -2.0275 Xk=1.4 2 45 2 5 -8 -14 6 9 -3.4 -6.8 6.12 6.392 25.8672 -108.348 2 -1.8 -1.88 -7.608 31.8672 -99.3484≠0 -6.8 29.24 -93.024 342.1488
  • 56. 2 -8.6 27.36 -100.632 374.016 Xi=-3.4-(-99.3484/374.016)=-3.1343=xk 2 5 -8 -14 6 9 -3.1343 -6.2687 3.9766 12.6104 4.3553 -32.4567 2 -1.2687 -4.0233 -1.3895 10.3553 -23.4567≠0 -6.2687 23.6244 -61.4359 196.9138 2 -7.5374 19.6011 -62.8254 207.2691 Xi= -3.1343-(-23.4567/207.2691)=-3.0211=xk 2 5 -8 -14 6 9 -3.0211 -6.0422 3.1487 14.656 -1.9819 -12.1387 2 -1.0422 -4.8512 0.656 4.018 -3.1387≠0 -6.0422 21.4026 -50.0036 149.0842 2 -7.0844 16.5514 -49.3476 153.1022 Xi= -3.0211-(-3.1387/153.1022)=-3.0416=xk 2 5 -8 -14 6 9 -3.0416 -6.0832 3.2946 114.3117 -0.9482 -15.3655 2 -1.0832 -4.7053 0.3117 5.0517 -6.3655≠0 -6.0832 21.7973 -51.987 157.1758 2 -7.1664 17.092 -51.6753 162.2275 Xi= -3.0416-(-6.3655/162.2275)=-3.0023=xk 2 5 -8 -14 6 9 -3.0023 -6.0046 3.0161 14.9631 -2.8916 -9.3323 2 -1.0046 -4.9839 0.9631 3.1083 -0.3323≠0 -6.0046 21.0437 -48.2166 141.8692 2 -7.0092 16.0599 -47.2535 144.9775 Xi= -3.0023-(0.3323/144.9775)=-3=xk 2 5 -8 -14 6 9 -3 -6 3 15 -3 -9
  • 57. 2 -1 -5 1 3 0 X= -3 es la raíz Xk= 0.8 2 5 -8 -14 6 9 0.8 1.6 5.28 -2.176 -12.9408 -5.5526 2 6.6 -2.72 -16.176 -6.9408 3.4473≠0 1.6 6.56 3.072 -10.4832 2 8.2 3.84 -13.104 -17.424 Xi= 0.8-(3.4473/-17.424)=0.9978=xk 2 5 -8 -14 6 9 0.9978 1.9956 6.9803 -1.0174 -14.9844 -8.9646 2 6.9956 -1.0196 -15.0174 -8.9844 0.0354≠0 1.9956 8.9714 7.9343 -7.0674 2 8.9912 7.9518 -7.083 -16.0518 Xi= 0.9978-(0.0354/-16.0515)=1=xk
  • 58. 2 5 -8 -14 6 9 1 2 7 -1 -15 -9 2 7 -1 -15 -9 0 X=1 es la raíz Xk= 1.4 2 5 -8 -14 6 9 1.4 2.8 10.92 4.088 -13.8768 -11.0275 2 7.8 2.92 -9.912 -7.8768 -2.0275≠0 2.8 14.84 24.864 20.9328 2 10.6 17.76 14.952 13.056 Xi= 1.4-(-2.0275/13.056)=1.2447=xk 2 5 -8 -14 6 9 1.2447 2.4894 9.322 1.6455 -15.3775 -11.6722 2 7.4894 1.322 -12.3544 -9.3775 2.6722≠0 2.4894 12.4206 17.1054 5.9136 2 9.9788 13.7426 4.751 -3.4638 Xi= 1.2447-(2.6722/-3.4638)=2.0161=xk
  • 59. 2 5 -8 -14 6 9 2.0161 4.0323 18.21 20.5844 13.2748 38.86 2 9.0323 10.21 6.5844 19.2748 47.86 *Calcular las raíces del sig. Polinomio por el método de Birge-Vieta P(x)= 5x3-x2-5x+1 a)Calcular las posibles raíces por el cambio de signo de Descartes a partir de -3 a 2 de 0.4 en 0.4 b)Calcular las raíces por método de Div. Sintética por el método de Birge-Vieta. x f(x) -3 -128.00 -2.6 -80.64 -2.2 -46.08 -1.8 -22.40 -1.4 -7.68 -1 0.00 -0.6 2.56 -0.2 1.92 0.2 0.00
  • 60. 0.6 -1.28 1 0.00 1.4 5.76 1.8 17.92 Raíz=-1 Raíz= 0.2 Raíz=1 *Calcular las raíces del siguiente polinomio: P(x)= 2x6-3x5-13x4+29x3-27x2+32x-12 a) Realizar las tabulaciones y encontrar los cambios de signo según descartes para encontrar las posible raíz real de .3 en .3 de -5 a 5 b) Calcular las raíces por el método de Birge-Vieta c) Realizar la grafica del polinomios X F(x) -5 28028 -4.7 18325.49857 -4.4 11441.73363 -4.1 6706.626212 -3.8 3573.483008 -3.5 1603.25 -3.2 449.815808 -2.9 -153.635188
  • 61. -2.6 -407.219968 -2.3 -455.904232 -2 -400 -1.7 -304.613452 -1.4 -218.043008 -1.1 -129.127648 -0.8 -73.545472 -0.5 -39.0625 -3.2 -0.2 -19.731712 0.1 -9.042328 0.4 -2.019328 0.7 3.726788 1 8 1.3 9.068528 1.6 5.764352 1.9 0.632492 2.2 4.130048 2.5 39.875 2.8 150.944768 3.1 407.224532 3.4 913.805312 0.4 3.7 1820.431808 4 3332 4.3 5720.104508 4.6 9335.635712 4.9 14622.42663 2 -3 -13 29 -27 32 -12 -3.2 -6.4 30.08 -54.656 82.0992 -176.3174 461.8158 2 -9.4 17.08 -681 55.0992 -144.3174 449.8185≠0 -6.4 50.56 -216.448 774.7328 -2655.462 2 -15.8 67.64 -242.104 829.832 -2799.78 Xi= -3.2 – (449.8158/-2799.7798) = -3.0393 = xk 2 -3 -13 29 -27 32 -12 -3.0393 -6.0786 27.5928 -44.3519 46.6592 -59.7503 84.3416 2 -9.0786 14.5928 -15.3519 19.6592 -27.7503 72.3416≠0 -6.0786 46.0672 -184.3641 606.997 -1904.596
  • 62. 2 -15.1572 60.66 -199.716 626.6562 -1932.347 Xi= -3.0393 – (72.3416/-1932.3466) = -3.0018 =xk 2 -3 -13 29 -27 32 -12 -3.0018 -6.0037 27.0273 -42.1074 39.3457 -633 15.1879 2 -9.0037 14.0273 -13.1074 12.3457 -5.0596 3.1879≠0 -6.0037 45.0492 -177.3358 571.6726 -1753.106 2 -15.0074 59.0765 -190.4432 584.0183 -1758.166 Xi= -3-0393 – (3.1879/-1758.1658) = - 2.9999 = xk 2 -3 -13 29 -27 32 -12 -2.9999 -5.9999 26.999 -41.9956 38.9856 -35.9558 11.8672 2 -8.9999 13.999 -12.9956 11.9856 -3.9558 -0.1327≠0 -5.9999 44.9979 -176.9898 569.9222 -1745.665 2 -14.9998 58.9996 -189.9804 581-9078 -1749.621 Xi= -3-0393 – (3.1879/-1758.1658) = - 2.9999 = xk X= -3 es la raíz Xk= 0.4 2 -3 -13 29 -27 32 -12 0.4 -0.8 -0.88 -5.552 9.3792 -7.04832 9.9806 2 -2.2 -13.88 23.448 -17.6208 24.95168 -2.0193≠0 -0.8 -1.2 -6.032 6.9664 -4.2617 2 -3 -15.08 17.416 -10.5644 20.6898 Xi= 0.4 – (-2.0193/20.6898) = 0.4975 = xk 2 -3 -13 29 -27 32 -12 0.4975 -0.995 -0.9974 -6.9637 10.963 -7.9783 11.9507 2 -2.005 -13.9974 22.0362 -16.0369 24.0216 -0.0492≠0 -0.995 -0.5024 -7.2136 7.3741 -4.3096 2 -1.01 -14.4998 14.8225 -8.6627 19.7119
  • 63. Xi= 0.4975 – (-0.0492/19.7119) = 0.4999 = xk 2 -3 -13 29 -27 32 -12 0.4999 -0.9999 -0.9998 -6.9985 10.9985 -7.9991 11.998 2 -2 -13.9998 22.0014 -16.0014 24.0008 -0.0019≠0 X= 0.5 es la raíz SISTEMA DE ECUACIONES LINEALES (ALGEBRAICAS) a11 x1 + a12 x2+ a13 x3 + ... a1n xn = b1 a21 x1 + a22 x2+ a23 x3 + ... a2n xn = b2 a31 x1 + a32 x2+ a33 x3 + ... a3n xn = b3 . . . . . . . . . . . . am1 x1 + am2 x2+ am3 x3 + ... amn xn = bm Ax= B Donde: A = es la matriz de coeficiente b = es el vector del coeficiente
  • 64. X = es el vector de solución Determinados (solución única) Consistentes Solución de Indeterminados (familia de soluciones) Sistemas de Ecuaciones Lineales Inconsistentes (no tiene solución) x y y x + y = 10 -10 20 -13 x–y=3 0 10 -3 10 0 7 y= 10 – x x=3+y (-10, -20) 20 18 16 14 12
  • 65. 10 (0, 10) 8 (10, 7) 6 4 (10, 0) 2 -2 -10 -8 -6 -4 -2 2 4 6 8 10 12 -4 -6 (0, -3) -8 -10 -12 -14 (-10, -13) x=3+y x = 3 + 3.5 y = 10 – (3 + y ) x = 6.5 y= 10 – 3 – y 2y = 7 Y = 7/2 = 3.5 MÉTODO DE GAUSS El método de Gauss consiste en resolver un sistema de ecuaciones lineales transformándola en una matriz. Haciendo la diagonal principal “unos” y el triángulo inferior “ceros”. Matriz Identidad: 1 0 0 0 1 0 0 0 1 Triangulo Inferior Diagonal Principal Triangulo Superior Para hacer la diagonal principal “unos” y el triángulo inferior “ceros” se debe de proceder a hacer las operaciones básicas de las matrices. 1) Intercambiar filas.
  • 66. 2) Dividir entre un escalar. 3) Multiplicar entre un escalar y sumar una fila. Ejemplo: *Determinar la solución de un sistema de ecuaciones lineales 2 x 2 3x + 4y = 3 x + 5y = 7 = = = F2 F1 F1(-3)+F2 F2(-1/11) y = 18/11 verificación: x + 5(18/11) = 7 x + 5y = 7 x = 7 – 90/11 -13/11 + 5(18/11) = 7 x = -13/11 77/11 = 7 7=7 3x1 + 6x2 – 2x3 = 11 x1 + 0x2 + 4x3 = 9 4x1 + 3x2 – 5x3 = -5 = = = F1 F2 F1(-3)+F2 F2(1/6) F1(-4)+F3 = = F2(-3)+F3 F3(-1/14)
  • 67. x3 = 33/14 x2 = -8/3 + 77/14 = 119/42 x1 = 9 – 4(33/14) = 126/14 – 132/14 = -6/14 = -3/7 Verificación: x1 + 0x2 + 4x3 = 9 -3/7 + 132/14 = 9 -3/7 + 66/7 = 9 63/7 = 9 9=9 Sistema de Ecuaciones 4 x 4: 20x1 - x2 – 4x3 + x4 = 30 -x1 - 30x2 + 3x3 - x4 = 40 x1 + x2 – 32x3 – x4 = 40 -x1 - x2 – 2x3 -25x4 = 50 20 1 -4 1 30 1 1 -32 -1 40 -1 -30 3 -1 40 = -1 -30 3 -1 40 1 1 -32 -1 40 20 1 -4 1 30 -1 -1 -2 -25 50 -1 -1 -2 -25 50 F1 <-> F3 F1 (1) + F2 F1 (-20) + F3 F1 (1) + F4 1 1 -32 -1 40 1 1 -32 -1 40
  • 68. 0 -29 -31 -2 80 = 0 1 31/29 2/29 -80/29 0 -21 636 21 -770 0 -21 636 21 -770 0 0 -34 -26 90 0 0 -34 -26 90 F2 (-1/29) F2 (21) + F3 1 1 -32 -1 40 1 1 -32 -1 40 0 1 31/29 2/29 -80/29 = 0 1 31/29 2/29 -80/29 0 0 19095/29 651/29 -24010/29 0 0 1 217/6365 -4802/3819 0 0 -34 -26 90 0 0 -34 -26 90 F3(29/19095) F3(34)+F4 1 1 -32 -1 40 1 1 -32 -1 40 0 1 31/29 2/29 -80/29 0 1 31/29 2/29 -80/29 0 0 1 217/6365 -4802/3819 = 0 0 1 217/6365 -4802/3819 0 0 0 -26 90 0 0 0 1 -90/26 F4(-6365/158112) -158112/6365 506978/3819 x4 = 1267445/237168 x1 + x2 – 32x3 – x4 = 40 x3 = -770 -97675/4 + 913/58 – 32(-770) – 725/4 = 40 x2 = -80/29 +31 – 725/58 = 913/58 -5665150/232 + 3652/232 + 5716480/232 – x1 = 1604 – 98560/4 + 725/4 = 97675/4 42050/232 = 40 9280/232 = 40 40 = 40 Verificación: *Otro ejemplo: X1 + 10X2 - X3 = 10 X1 - 2X2 + 10X3 = 12 10X1 + 3X2 + X3 = 14 = = = F1(-1)+F2 F2(-1/12) F2(97)+F3 F1(-10)+F3
  • 69. = F3(-12/935) X3 = 1226/935 X2 – 11/12 X3 = -1/6 X1 + 10X2 – 1X3 = 10 X2 – 11/12(1226/935) = -2/12 X1 + 10(88/85) – 1226/935 = 10 X2 – 613/510 = -2/12 X1 + 176/17 – 1226/935 = 10 X2 = -1/6 + 613/510 X1 = 10 – 176/17 + 1226/935 X2 = 88/85 X1 = 896/935 896/935 + 10(88/85) – 1226/935 = 10 PROBLEMA CORRECTO 2X1 + 3X2 – 5X3 = -3 4X1 – X2 – 2X3 = -12 -3X1 + 10X2 - 5X3 = 11 = = = F1(1/2) F1(-4)+F2 F2(-1/7) F1(3)+F3
  • 70. F2(-29/2)+F3 F3(14/57) X3= -83/57 X2 - 8/7X3 = 6/7 X1 + 3/2X2 – 5/2X3 = 3/2 X2 – 8/7(-83/57) = 6/7 X1 + 3/2(-46/57) – 5/2(-83/57) = -3/2 X2 + 664/399 = 6/7 X1 – 23/19 + 415/114 = -3/2 X2 = 6/7 – 664/399 X1 = -3/2 + 23/19 -415/114 = -224/57 X2 = -46/57 -224/57 + 3/2(-46/57) – 5/2(-83/57) = -3/2 -224/57 – 23/19 + 415/114 = -3/2 PROBLEMA CORRECTO MÉTODO DE GAUSS – JORDAN (MATRIZ AUMENTADA) X1 + 2X2 – X3 = 10 X1 – X2 + 3X3 = 5 3X1 + X2 – 4X3 = 3 1 2 -1 10 1 0 0 1 2 -1 10 1 0 0 1 2 -1 10 1 0 0 1 -1 3 5 0 1 0 = 0 -3 4 -5 -1 1 0 = 0 1 -4/3 5/3 1/3 -1/3 0 = 3 1 -4 3 0 0 1 0 -5 -1 -27 -3 0 1 0 -5 -1 -27 -3 0 1 F1(-1) + F2 F2(-1/3) F2(-2) + F1 F1(-3) + F3 F2(5) + F3
  • 71. 1 0 5/3 20/3 1/3 2/3 0 1 0 5/3 20/3 1/3 2/3 0 = 0 1 -4/3 5/3 1/3 -1/3 0 = 0 1 -4/3 5/3 1/3 -1/3 0 = 0 0 -23/3 -56/3 -4/3 -5/3 1 0 0 1 56/23 4/23 5/23 -3/23 F3(-3/23) F3(-2/3) + F1 F3(4/3) + F2 1 0 0 60/23 1/23 7/23 5/23 = 0 1 0 113/23 13/23 -1/23 -4/23 0 0 1 56/23 4/23 5/23 -3/23 X1 = 60/23 X2 = 113/23 X3 = 56/23 PROBLEMA CORRECTO PROBLEMAS DE LAS HOJAS: 4x1 – 8x2 = -24 X1 + 6x2 = 34 4 -8 -24 1 0 1 6 34 0 1 1 6 34 0 1 = 4 -8 -24 1 0 = F1 F2 F1 (-4)+ F2 1 6 34 0 1 1 6 34 0 1 0 -32 -160 1 -4 = 0 1 160/32 -1/32 4/32 =
  • 72. F2 (-1/32) F2 (-6) + F1 1 0 4 -6/32 -24/32 0 1 5 -1/32 4/32 X1 = 4 X2 = 5 -1.1X1 + 10X2 = 120 -2X1 + 17.4X2 = 174 -1.1 10 120 1 0 = 1 -9.0909 -109.0909 -0.9090 0 = -2 17.4 174 0 1 -2 17.4 174 0 1 F1 (-1/1.1) F1 (2) + F2 1 -9.0909 -109.0909 -0.9090 0 = 0 -0.7818 -44.1818 -1.8181 1
  • 73. F2 (-1/.7818) 1 -9.0909 -109.0909 -0.9090 0 = 1 0 404.6623 20.2309 -11.627 0 1 56.5129 2.3254 -1.279 0 1 56.5129 2.3254 -1.279 F2 (9.0909) + F1 X1 = 404.6623 X2 = 56.5129 0.5X1 – X2 = -9.5 1.02X1 – 2X2 = -18.8 0.5 -1 -9.5 0 1 1 -2 -19 2 0 1.02 0.04 -18.8 0 1 = 1.02 -2 -18.8 0 2 = F1 (2) F1 (-1.02) + F2 1 -2 - 19 2 0 1 -2 -19 2 0 0 0.04 0.58 2.04 2 = 0 1 14.5 51 50 =
  • 74. F2 (1/0.04) F2 (2) + F1 1 0 10 104 100 0 1 14.5 51 50 X1 = 10 X2 = 14.5 10X1 + 2X2 – X3 =27 -3X1 – 6X2 + 2X3 = -61.5 X1 + X2 + 5X3 = -21.5 10 2 -1 27 1 0 0 1 1 5 -21.5 0 0 1 -3 -6 2 -61.5 0 1 0 = -3 -6 2 -61.5 0 1 0 = 1 1 5 -21.5 0 0 1 10 2 -1 27 1 0 0 F1 F3 F1 (3) + F2 F1 (-10) + F3
  • 75. 1 1 5 - 21.5 0 0 1 1 1 5 -21.5 0 0 1 0 -3 17 -126 0 1 3 = 0 1 -17/3 42 0 -1/3 1 = 0 -8 -51 242 1 0 0 0 -8 -51 242 1 0 0 F2 (-1/3) F2 (-1) + F1 F2 (8) + F3 1 0 32/3 -63.5 0 1/3 2 1 0 32/3 -63.5 0 1/3 2 0 1 -17/3 42 0 -1/3 -1 = 0 1 - 17/3 42 0 -1/3 -1 0 0 -289/3 578 1 -8/3 -8 0 0 1 -6 -3/289 8/289 24/289 F3 (-3/289) F3 (17/3) + f2 F3 (-32/3) + F1 1 0 0 0.5 32/289 11/289 322/289 X1 = 0.5 0 1 0 8 -1/17 -3/17 - 9/17 X2 = 8 0 0 1 -6 - 3/289 8/289 24/289 X3 = -6 8x1+2x2-2x3=-2 10x1+2x2+4x3=4 12x1+2x2+2x3=6 8 2 -2 -2 1 0 0 1 1/4 -1/4 -1/4 1/8 0 0 10 2 4 4 0 1 0 = 10 2 4 4 0 1 0 = 12 2 2 6 0 0 1 12 2 2 6 0 0 1 F1(1/8) F1(-10)+F2 F1(-12)+F3
  • 76. 1 1/4 -1/4 -1/4 1/8 0 0 1 1/4 -1/4 -1/4 1/8 0 0 0 1/2 13/2 13/2 -5/4 1 0 = 0 1 -13 -13 5/2 -2 0 = 0 -1 5 9 -3/2 0 1 0 -1 5 9 -3/2 0 1 F2(2/1) F2(1/4)+F1 F2(1)+F3 1 0 3 3 - 1/2 1/2 0 1 0 3 3 - 1/2 1/2 0 0 1 -13 -13 5/2 -2 0 = 0 1 -13 -13 5/2 -2 0 = 0 0 -8 -4 1 -2 1 0 0 1 1/2 1/8 1/4 -1/8 F3(-1/8) F3(-3)+F1 F3(13)+F2 1 0 0 3 - 1/2 1/2 0 x1 = 3/2 x2=-13/2 x3 = 1/2 0 1 0 -13/2 7/8 5/4 -13/8 0 0 1 1/2 -1/8 1/4 -1/8 2x1-6x2-x3=-38 -3x1+x2+7x3=-34 -8x1+x2-2x3=-20 2 -6 -1 -38 1 0 0 1 -3 -1/2 -19 1/2 0 0 -3 -1 7 -34 0 1 0 = -3 -1 7 34 0 1 0 = -8 1 - 2 20 0 0 1 8 1 -2 -20 0 0 1 F1(1/2) F1(3)+F2 F1(8)+F3
  • 77. 1 1/4 -1/4 -1/4 1/8 0 0 1 1/4 -1/4 -1/4 1/8 0 0 0 1/2 13/2 13/2 -5/4 1 0 = 0 1 -13 -13 5/2 -2 0 0 -1 5 9 -3/2 0 1 0 -1 5 9 -3/2 0 1 F2(2/1) F2(1/4)+F1 F3(1)+F3 1 0 3 3 - 1/2 1/2 0 1 0 3 3 - 1/2 1/2 0 0 1 -13 -13 5/2 -2 0 = 0 1 -13 -13 5/2 -2 0 = 0 0 -8 -4 1 -2 1 0 0 1 ½ 1/8 1/4 -1/8 F3(-1/8) F3(-3)+F1 F3(13)+f2 1 0 0 3 - 1/2 1/2 0 x1 = 4 x2=8 x3 = -2 0 1 0 -13/2 7/8 5/4 -13/8 0 0 1 1/2 -1/8 1/4 -1/8
  • 78. METODO DE GAUSS SEIDEL 2x1 – 6x2 + x3 = 12 x1 = (12 + 6x2 - x3)/2 -x1 + 7x2- x3 = -8 x2 = (-8 + x1 + x3)/7 x1- 3x2 + 2x3 = 16 x3 = (16 - x1 + 3x2)/2 {0, 0, 0} x1 = (12 + (6*0) -0)/2 x1 = 6
  • 79. x2 = (-8+6+0)/7 x3 = (16-6+(3*-0.28))/2 x2 = -0.28 x3 = 4.58 {6, -0.28, 4.58} x1 = (12 + (6*-0.28) -4.58)/2 x1 = 2.87 x2 = (-8+2.87+4.58)/7 x3 = (16-2.87+(3*-0.07))/2 x2 = -0.07 x3 = 6.46 Ep = | (6-2.87)/6 | Ep = 0.521 {2.87, -0.07, 6.46} x1 = (12 + (6*-0.07) -6.46)/2 x1 = 2.56 x2 = (-8+2.56+6.46)/7 x3 = (16-2.56+(3*0.14))/2 x2 = 0.14 x3 = 6.93 Ep = | (2.56 -2.87)/2.56 | Ep = 0.121 {2.56, 0.14, 6.93} x1 = (12 + (6*0.14) -6.93)/2 x1 = 2.95 x2 = (-8+2.95+6.93)/7 x3 = (16-2.95+(3*0.26))/2 x2 = 0.26 x3 = 6.91 Ep = | (2.95-2.56)/2.95 | Ep = 0.13
  • 80. {2.95, 0.26, 6.91} x1 = (12 + (6*0.26) -6.91)/2 x1 = 3.32 x2 = (-8+3.32+6.9)/7 x3 = (16-2.95+(3*0.31))/2 x2 = 0.31 x3 = 6.97 Ep = | (3.32-2.95)/3.32 | Ep = 0.111 {3.32, 0.31, 6.97} x1 = (12 + (6*0.31) -6.97)/2 x1 = 3.44 x2 = (-8+3.44+6.97)/7 x3 = (16-3.44+(3*0.34))/2 x2 = 0.34 x3 = 6.7 Ep = | (3.44-3.32)/3.44 | Ep = 0.03 {3.44, 0.34, 6.7} x1 = (12 + (6*0.34) -6.7)/2 x1 = 3.67 x2 = (-8+3.67+6.7)/7 x3 = (16-3.67+(3*0.33))/2 x2 = 0.33 x3 = 6.66 Ep = | (3.67-3.44)/3.67 | Ep = 0.05 {3.67, 0.33, 6.66} x1 = (12 + (6*0.33) -6.66)/2
  • 81. x1 = 3.66 x2 = (-8+3.66+6.66)/7 x3 = (16-3.66+(3*0.33))/2 x2 = 0.33 x3 = 6.66 Ep = | (3.66-3.67)/3.66 | Ep = 0.001 X1 = 3.66 x2 = 0.33 x3 = 6.66 PROBLEMA CORRECTO POR MEDIO DE GAUSS 2x1-6x2+x3=12 -x1+7x2-x3=-8 X1-3x2+2x3=16 2 -6 1 12 1 -3 2 16 -1 7 -1 -8 -1 7 -1 -8 1 -3 2 16 2 -6 1 12
  • 82. F1-- F3 F1(1)+F2 F1(-2)+F3 1 -3 2 16 1 -3 2 16 0 4 1 8 0 1 ¼ 2 0 0 -3 -20 0 0 -3 -20 F2(1/4) F3(-1/3) 1 -3 2 16 0 1 ¼ 2 0 0 1 20/3 X3=20/3 x2=2-1/4(20/3) X1=11/3 X2+1/4+3=2 x2= 2 -20/12->5/3 X2=1/3 X1-3x2+2x3=16 x2= 6/3 - 5/3 = 1/3 X3=20/3 Por Metodo De Gauss – Seidel X1=12x+6x2-x3 0, 0, 0 2 X2= -8+x1+x3 7 X3=16-x1+3x2 2 X1=(12+6(0)-0)/2= 12/2=6 X2=(-8+6+0)/7=2/7 =-0.2857
  • 83. X3=(16-6+3(-0.2857))/2=9/2=4 X1=(12+6(0.2857)-(4))/2= 6/2=3 X2=-(8+3+4)/7=1/7 =-0.1428 X3=(16-3+3(-0.1428))/2=13/2=7 3-6 =1 3 X1=(12+6(-0.1428)-(7))/2= 4/2=2 X2=(-8+2+4)/7=1/7 =0.1428 X3=(16-2+3(0.1428))/2=14/2=7 X1=(12+6(0.1428)-(7))/2= 5/2=2.5 X2=(-8+2.5+7)/7=1.5/7 =0.2142 X3=(16-2.5+3(0.2142))/2=15/2=7.5 2.5-2 =0.25 2.5 X1=(12+6(0.2142)-(7))/2= 6/2=3 X2=(-8+3+7)/7=2/7 =0.2857 X3=(16-3+3(0.2857))/2=14/2=7 X1=(12+6(0.2142)-(7))/2= 6/2=3 X2=(-8+3+7)/7=2/7 =0.2857 X3=(16-3+3(0.2857))/2=14/2=7 3-3 =0 3
  • 84. X1+X2+6X3=8 X1+5X2-X3=5 4X1+2X2-2X3=4 1 1 6 8 1 1 6 8 1 5 -1 5 0 4 -7 -3 4 2 -2 4 0 -2 -26 -28 F1(-1)+F2 F2(1/4) F1(-4)+F3
  • 85. 1 1 6 8 1 0 31/4 35/4 0 1 -7/4 -3/4 0 1 -7/4 -3/4 0 -2 -26 -28 0 0 -59/2 -59/2 F2(-1)+F1 F3(-2/59) F2(2)+F3 1 0 31/4 35/4 1 0 0 1 0 1 -7/4 -3/4 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 F3 (-31/4)+F1 x1=1 F3 (7/4)+F2 x2=1 X3=1 ESCUELA PREPARATORIA “JOSÉ DE ESCANDÓN” NOMBRE: HANNELORE GOVELA CONTRERAS MATERIA: CÁLCULO NUMÉRICO
  • 86. MAESTRO: ING. JOSÉ ALEJANDRO SALINAS ORTA APUNTES DEL CUADERNO 6°SEMESTRE “B” 29 DE MAYO DEL 2012