6 Ecuaciones No Lineales.ppt
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MÉTODOS NUMÉRICOSMÉTODOS NUMÉRICOS
Ecuaciones No Lineales de una VariableEcuaciones No Lineales de una Variable
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RAÍCES DE ECUACIONESRAÍCES DE ECUACIONES
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EJEMPLOS DE APLICACIÓN EN INGENIERÍAEJEMPLOS DE APLICACIÓN EN INGENIERÍA
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DEFINICIÓNDEFINICIÓN
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ECUACIONES ALGEBRAICASECUACIONES ALGEBRAICAS
Solución de una ecuación algebraica de primer gradoSolución de una ecuación algebraica de primer grado
es solución de:es solución de:
Solución de una ecuación algebraica de segundo gradoSolución de una ecuación algebraica de segundo grado
es solución de:es solución de:
Solución de una ecuación trascendenteSolución de una ecuación trascendente
es solución de:es solución de:
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BÚSQUEDA DE UNA RAÍZBÚSQUEDA DE UNA RAÍZ
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MÉTODOS GRÁFICOSMÉTODOS GRÁFICOS
Como auxiliares en la comprensión visual de los Como auxiliares en la comprensión visual de los métodos numéricos tantos cerrados como métodos numéricos tantos cerrados como abiertos, para identificar el número de posibles abiertos, para identificar el número de posibles raíces y la identificación de casos en los que los raíces y la identificación de casos en los que los métodos abiertos no funcionan. métodos abiertos no funcionan.
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MÉTODO GRÁFICOMÉTODO GRÁFICO
f(x)
x
Visual
xr
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MÉTODO GRÁFICOMÉTODO GRÁFICOx f(x)0 1
0.05 0.901229420.1 0.804837420.15 0.710707980.2 0.618730750.25 0.528800780.3 0.440818220.35 0.354688090.4 0.270320050.45 0.187628150.5 0.106530660.55 0.026949810.6 -0.051188360.65 -0.127954220.7 -0.20341470.75 -0.277633450.8 -0.350671040.85 -0.422585070.9 -0.493430340.95 -0.56325898
1 -0.63212056-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1
0.57
xe)x(f x
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MÉTODO DE BISECCIÓNMÉTODO DE BISECCIÓN
f(x)
x
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MÉTODO DE BISECCIÓNMÉTODO DE BISECCIÓN
1.1. Consiste en considerar un intervalo (xConsiste en considerar un intervalo (xii, x, xss) en el que se ) en el que se
garantice que la función tiene raíz. garantice que la función tiene raíz.
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MÉTODO DE BISECCIÓNMÉTODO DE BISECCIÓN
xi xs
f(x)
x
f(xi)
f(xs)
0)x(f).x(f si
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MÉTODO DE BISECCIÓNMÉTODO DE BISECCIÓN
1.1. Consiste en considerar un intervalo (xConsiste en considerar un intervalo (xii, x, xss) en el que se ) en el que se
garantice que la función tiene raíz. garantice que la función tiene raíz.
2.2. El segmento se bisecta, tomando el punto de El segmento se bisecta, tomando el punto de
bisección xbisección xrr como aproximación de la raíz buscada. como aproximación de la raíz buscada.
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MÉTODO DE BISECCIÓNMÉTODO DE BISECCIÓN
xi xsxr
f(x)
x
f(xi)
f(xs)
f(xr)
2si
r
xxx
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MÉTODO DE BISECCIÓNMÉTODO DE BISECCIÓN
La fórmula de recurrencia para el método La fórmula de recurrencia para el método de bisección es el promedio de los valores de bisección es el promedio de los valores inferior y superior de los extremos del inferior y superior de los extremos del intervalo:intervalo:
i sr
x xx
2
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MÉTODO DE BISECCIÓNMÉTODO DE BISECCIÓN
1.1. Consiste en considerar un intervalo (xConsiste en considerar un intervalo (xii, x, xss) en el que se ) en el que se
garantice que la función tiene raíz. garantice que la función tiene raíz.
2.2. El segmento se bisecta, tomando el punto de El segmento se bisecta, tomando el punto de
bisección xbisección xrr como aproximación de la raíz buscada. como aproximación de la raíz buscada.
3.3. Se identifica luego en cuál de los dos intervalos está la Se identifica luego en cuál de los dos intervalos está la
raíz.raíz.
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MÉTODO DE BISECCIÓNMÉTODO DE BISECCIÓN
xi xsxi
f(x)
x
f(xi)
f(xs)
f(xr)
rxx i
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MÉTODO DE BISECCIÓNMÉTODO DE BISECCIÓN
1.1. Consiste en considerar un intervalo (xConsiste en considerar un intervalo (xii, x, xss) en el que se ) en el que se
garantice que la función tiene raíz. garantice que la función tiene raíz.
2.2. El segmento se bisecta, tomando el punto de El segmento se bisecta, tomando el punto de
bisección xbisección xrr como aproximación de la raíz buscada. como aproximación de la raíz buscada.
3.3. Se identifica luego en cuál de los dos intervalos está la Se identifica luego en cuál de los dos intervalos está la
raíz.raíz.
4.4. El proceso se repite n veces, hasta que el punto de El proceso se repite n veces, hasta que el punto de
bisección xbisección xrr coincide prácticamente con el valor exacto coincide prácticamente con el valor exacto
de la raíz.de la raíz.
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MÉTODO DE BISECCIÓNMÉTODO DE BISECCIÓN
xsxi
f(x)
x
f(xs)
f(xr)
2si
r
xxx
xr
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MÉTODO DE BISECCIÓNMÉTODO DE BISECCIÓN
Iteración Xi Xs f(xi) f(Xs) Xr f(Xr) e(%) e*(%)1 0 1 1 -0.63212056 0.5 0.10653066 11.84
2 0.5 1 0.10653066 -0.63212056 0.75 -0.27763345 32.24 33.33
3 0.5 0.75 0.10653066 -0.27763345 0.625 -0.08973857 10.2 20.00
4 0.5 0.625 0.10653066 -0.08973857 0.5625 0.00728282 0.82 11.11
5 0.5625 0.625 0.00728282 -0.08973857 0.59375 -0.04149755 4.69 5.26
6 0.5625 0.59375 0.00728282 -0.04149755 0.578125 -0.01717584 1.94 2.70
7 0.5625 0.578125 0.00728282 -0.01717584 0.5703125 -0.00496376 0.56 1.37
8 0.5625 0.5703125 0.00728282 -0.00496376 0.56640625 0.0011552 0.13 0.69
9 0.56640625 0.5703125 0.0011552 -0.00496376 0.56835938 -0.00190536 0.21 0.34
10 0.56640625 0.56835938 0.0011552 -0.00190536 0.56738281 -0.00037535 0.04 0.17
11 0.56640625 0.56738281 0.0011552 -0.00037535 0.56689453 0.00038986 0.04 0.09
12 0.56689453 0.56738281 0.00038986 -0.00037535 0.56713867 7.2379E-06 0 0.04
13 0.56713867 0.56738281 7.2379E-06 -0.00037535 0.56726074 -0.00018406 0.02 0.02
14 0.56713867 0.56726074 7.2379E-06 -0.00018406 0.56719971 -8.8412E-05 0.01 0.01
Decisiones Función Recurrencia Xr = 0.567143
xe)x(f x
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MÉTODO DE BISECCIÓNMÉTODO DE BISECCIÓN
0.5
0.75
0.625
0.5625
0.59375
0.578125
0.56640625
0.5703125
0.567143…
0 1
xe)x(f x
![Page 22: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/22.jpg)
MÉTODO DE LA REGLA FALSAMÉTODO DE LA REGLA FALSA
f(x)
x
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MÉTODO DE LA REGLA FALSAMÉTODO DE LA REGLA FALSA
1.1. Consiste en considerar un intervalo (xConsiste en considerar un intervalo (xii, x, xss) en el que se ) en el que se
garantice que la función tiene raíz.garantice que la función tiene raíz.
![Page 24: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/24.jpg)
MÉTODO DE LA REGLA FALSAMÉTODO DE LA REGLA FALSA
xi xs
f(x)
x
f(xi)
f(xs)
0)x(f).x(f si
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MÉTODO DE LA REGLA FALSAMÉTODO DE LA REGLA FALSA
1.1. Consiste en considerar un intervalo (xConsiste en considerar un intervalo (xii, x, xss) en el que se ) en el que se
garantice que la función tiene raíz.garantice que la función tiene raíz.
2.2. Se traza una recta que une los puntos [xSe traza una recta que une los puntos [xii, f(x, f(xii)], [x)], [xss, ,
f(xf(xss)].)].
![Page 26: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/26.jpg)
MÉTODO DE LA REGLA FALSAMÉTODO DE LA REGLA FALSA
xi xs
f(x)
x
f(xi)
f(xs)
![Page 27: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/27.jpg)
MÉTODO DE LA REGLA FALSAMÉTODO DE LA REGLA FALSA
1.1. Consiste en considerar un intervalo (xConsiste en considerar un intervalo (xii, x, xss) en el que se ) en el que se
garantice que la función tiene raíz.garantice que la función tiene raíz.
2.2. Se traza una recta que une los puntos (xSe traza una recta que une los puntos (xii, f(x, f(xii)), (x)), (xss, ,
f(xf(xss)).)).
3.3. Se obtiene el punto de intersección de esta recta con Se obtiene el punto de intersección de esta recta con el eje de las abscisas: (xel eje de las abscisas: (xrr, 0) y se toma x, 0) y se toma xrr como como
aproximación de la raíz buscada.aproximación de la raíz buscada.
![Page 28: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/28.jpg)
MÉTODO DE LA REGLA FALSAMÉTODO DE LA REGLA FALSA
xi xsxr
f(x)
x
f(xi)
f(xs)f(xr)
s i i sr
i s
x f(x ) x f(x )x
f(x ) f(x )
O método de interpolación lineal
![Page 29: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/29.jpg)
MÉTODO DE LA REGLA FALSAMÉTODO DE LA REGLA FALSA
La fórmula de recurrencia para el método de la regla La fórmula de recurrencia para el método de la regla
falsa se obtiene de comparar dos triángulos semejantes:falsa se obtiene de comparar dos triángulos semejantes:
si
r i r s
r s i r i s
r i s i r s i s
r i r s s i i s
r i s s i i s
s i i sr
i s
f(x )f(x )
x x x x
(x x )f(x ) (x x )f(x )
x f(x ) x f(x ) x f(x ) x f(x )
x f(x ) x f(x ) x f(x ) x f(x )
x [f(x ) f(x )] x f(x ) x f(x )
x f(x ) x f(x )x
f(x ) f(x )
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MÉTODO DE LA REGLA FALSAMÉTODO DE LA REGLA FALSA
1.1. Consiste en considerar un intervalo (xConsiste en considerar un intervalo (xii, x, xss) en el que se ) en el que se
garantice que la función tiene raíz.garantice que la función tiene raíz.
2.2. Se traza una recta que une los puntos (xSe traza una recta que une los puntos (xii, f(x, f(xii)), (x)), (xss, ,
f(xf(xss))))
3.3. Se obtiene el punto de intersección de esta recta con Se obtiene el punto de intersección de esta recta con el eje de las abscisas: (xel eje de las abscisas: (xrr, 0); se toma x, 0); se toma xrr como como
aproximación de la raíz buscada.aproximación de la raíz buscada.
4.4. Se identifica luego en cuál de los dos intervalos está la Se identifica luego en cuál de los dos intervalos está la raíz.raíz.
![Page 31: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/31.jpg)
xr
MÉTODO DE LA REGLA FALSAMÉTODO DE LA REGLA FALSA
xi xsxs
f(x)
x
f(xi)
f(xs)f(xs)
rxx s
![Page 32: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/32.jpg)
MÉTODO DE LA REGLA FALSAMÉTODO DE LA REGLA FALSA
1.1. Consiste en considerar un intervalo (xConsiste en considerar un intervalo (xii, x, xss) en el que se ) en el que se
garantice que la función tiene raíz.garantice que la función tiene raíz.
2.2. Se traza una recta que une los puntos (xSe traza una recta que une los puntos (xii, f(x, f(xii)), (x)), (xss, ,
f(xf(xss))))
3.3. Se obtiene el punto de intersección de esta recta con Se obtiene el punto de intersección de esta recta con el eje de las abscisas: (xel eje de las abscisas: (xrr, 0); se toma x, 0); se toma xrr como como
aproximación de la raíz buscada.aproximación de la raíz buscada.
4.4. Se identifica luego en cuál de los dos intervalos está la Se identifica luego en cuál de los dos intervalos está la raíz.raíz.
5.5. El proceso se repite n veces, hasta que el punto de El proceso se repite n veces, hasta que el punto de intersección xintersección xrr coincide prácticamente con el valor coincide prácticamente con el valor
exacto de la raíz.exacto de la raíz.
![Page 33: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/33.jpg)
MÉTODO DE LA REGLA FALSAMÉTODO DE LA REGLA FALSA
xi xs
f(x)
x
f(xi)
f(xs)
![Page 34: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/34.jpg)
MÉTODO DE LA REGLA FALSAMÉTODO DE LA REGLA FALSA
Decisiones Función Recurrencia Xr = 0.567143
xe)x(f x
iteración Xi Xs f(xi) f(Xs) Xr f(Xr) e(%) e*(%)
1 0 1 1 -0.63212056 0.61269984 -0.07081395 8.03
2 0 0.61269984 1 -0.07081395 0.30634992 0.42977907 45.98 100.00
3 0.30634992 0.61269984 0.42977907 -0.07081395 0.45952488 0.17205878 18.98 33.33
4 0.45952488 0.61269984 0.17205878 -0.07081395 0.53611236 0.04890582 5.47 14.29
5 0.53611236 0.61269984 0.04890582 -0.07081395 0.5744061 -0.01136694 1.28 6.67
6 0.53611236 0.5744061 0.04890582 -0.01136694 0.55525923 0.01866424 2.1 3.45
7 0.55525923 0.5744061 0.01866424 -0.01136694 0.56483266 0.0036226 0.41 1.69
8 0.56483266 0.5744061 0.0036226 -0.01136694 0.56961938 -0.00387865 0.44 0.84
9 0.56483266 0.56961938 0.0036226 -0.00387865 0.56722602 -0.00012965 0.01 0.42
10 0.56483266 0.56722602 0.0036226 -0.00012965 0.56602934 0.00174607 0.2 0.21
11 0.56602934 0.56722602 0.00174607 -0.00012965 0.56662768 0.00080811 0.09 0.11
12 0.56662768 0.56722602 0.00080811 -0.00012965 0.56692685 0.0003392 0.04 0.05
13 0.56692685 0.56722602 0.0003392 -0.00012965 0.56707644 0.00010477 0.01 0.03
14 0.56707644 0.56722602 0.00010477 -0.00012965 0.56715123 -1.244E-05 0 0.01
![Page 35: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/35.jpg)
MÉTODO DE LA REGLA FALSAMÉTODO DE LA REGLA FALSA
f(x)
x
Caso de convergencia lenta
![Page 36: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/36.jpg)
MÉTODO DE LA REGLA FALSA MÉTODO DE LA REGLA FALSA MODIFICADOMODIFICADO
Las funciones con curvatura significativa hacen que el Las funciones con curvatura significativa hacen que el
método de la regla falsa converja muy lentamente.método de la regla falsa converja muy lentamente.
Esto se debe a que con interpolación lineal, uno de los Esto se debe a que con interpolación lineal, uno de los
valores extremos se queda estancado.valores extremos se queda estancado.
Para tales casos, se ha encontrado un remedio: el Para tales casos, se ha encontrado un remedio: el
método de la regla falsa modificado, método de la regla falsa modificado, que reduce a la que reduce a la
mitad el valor de la función en el punto extremo que se mitad el valor de la función en el punto extremo que se
repita dos veces, con lo que la convergencia se acelera repita dos veces, con lo que la convergencia se acelera
significativamente.significativamente.
![Page 37: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/37.jpg)
MÉTODO DE LA REGLA FALSA MÉTODO DE LA REGLA FALSA MODIFICADOMODIFICADO
f(x)
x
f(xi)
f(xi)/2
f(xi)/4
![Page 38: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/38.jpg)
PRECAUCIONES EN EL USOPRECAUCIONES EN EL USODE MÉTODOS CERRADOSDE MÉTODOS CERRADOS
xi xs
f(x)
x
f(xi)
f(xs)
0)x(f).x(f si
3 raíces (o 5, o 7 o …)
hay una raíz
hay un número impar de raíces
![Page 39: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/39.jpg)
PRECAUCIONES EN EL USOPRECAUCIONES EN EL USODE MÉTODOS CERRADOSDE MÉTODOS CERRADOS
xi xs
f(x)
x
f(xi)
f(xs)
0)x(f).x(f si
3 raíces (1 simple y 1 doble)
hay una raíz
hay un número impar de raíces
![Page 40: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/40.jpg)
PRECAUCIONES EN EL USOPRECAUCIONES EN EL USODE MÉTODOS CERRADOSDE MÉTODOS CERRADOS
xi xs
f(x)
x
f(xi)
f(xs)
0)x(f).x(f si
2 raíces (o 4, o 6 o …)
no hay raíz
hay un número par de raíces
![Page 41: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/41.jpg)
PRECAUCIONES EN EL USOPRECAUCIONES EN EL USODE MÉTODOS CERRADOSDE MÉTODOS CERRADOS
xi xs
f(x)
x
f(xi)
f(xs)
0)x(f).x(f si
1 raíz doble
no hay raíz
hay un número par de raíces
![Page 42: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/42.jpg)
PRECAUCIONES EN EL USOPRECAUCIONES EN EL USODE MÉTODOS CERRADOSDE MÉTODOS CERRADOS
Los métodos cerrados siempre convergen, Los métodos cerrados siempre convergen,
aunque lentamente.aunque lentamente.
En la mayoría de los problemas el método de la En la mayoría de los problemas el método de la
regla falsa converge más rápido que el de regla falsa converge más rápido que el de
bisección.bisección.
Conviene utilizar la calculadora graficadora o una Conviene utilizar la calculadora graficadora o una
computadora para graficar la función y realizar computadora para graficar la función y realizar
los acercamientos necesarios hasta tener los acercamientos necesarios hasta tener
claridad sobre su comportamiento.claridad sobre su comportamiento.
![Page 43: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/43.jpg)
MÉTODO DEL PUNTO FIJOMÉTODO DEL PUNTO FIJO
f(x)
x
![Page 44: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/44.jpg)
MÉTODO DEL PUNTO FIJOMÉTODO DEL PUNTO FIJO
1.1. Considera la descomposición de la función f(x) en una Considera la descomposición de la función f(x) en una diferencia de dos funciones: una primera g(x) y la diferencia de dos funciones: una primera g(x) y la segunda, siempre la función x: f(x) = g(x) - x.segunda, siempre la función x: f(x) = g(x) - x.
![Page 45: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/45.jpg)
MÉTODO DEL PUNTO FIJOMÉTODO DEL PUNTO FIJO
f(x)
x
x)x(g)x(f
![Page 46: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/46.jpg)
MÉTODO DEL PUNTO FIJOMÉTODO DEL PUNTO FIJO
1.1. Considera la descomposición de la función f(x) en una Considera la descomposición de la función f(x) en una diferencia de dos funciones: una primera g(x) y la diferencia de dos funciones: una primera g(x) y la segunda, siempre la función x: f(x) = g(x) - x.segunda, siempre la función x: f(x) = g(x) - x.
2.2. La raíz de la función f(x) se da cuando f(x) = 0, es decir, La raíz de la función f(x) se da cuando f(x) = 0, es decir, cuando g(x) – x = 0, cuando g(x) = x.cuando g(x) – x = 0, cuando g(x) = x.
![Page 47: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/47.jpg)
MÉTODO DEL PUNTO FIJOMÉTODO DEL PUNTO FIJO
La fórmula de recurrencia para el método del punto fijo se obtiene de La fórmula de recurrencia para el método del punto fijo se obtiene de
considerar una función que el resultado de sumar la función f con la función considerar una función que el resultado de sumar la función f con la función
identidad:identidad:
g(x) f(x) x
f(x) g(x) x
f(x) 0 g(x) x 0
g(x) x
g(x) f(x) x
f(x) g(x) x
f(x) 0 g(x) x 0
g(x) x
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MÉTODO DEL PUNTO FIJOMÉTODO DEL PUNTO FIJOf(x)
xxr
x
g(x)
f(x)
![Page 49: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/49.jpg)
MÉTODO DEL PUNTO FIJOMÉTODO DEL PUNTO FIJO
1.1. Considera la descomposición de la función f(x) en una Considera la descomposición de la función f(x) en una diferencia de dos funciones: una primera g(x) y la diferencia de dos funciones: una primera g(x) y la segunda, siempre la función x: f(x) = g(x) - x.segunda, siempre la función x: f(x) = g(x) - x.
2.2. La raíz de la función f(x) se da cuando f(x) = 0, es decir, La raíz de la función f(x) se da cuando f(x) = 0, es decir, cuando g(x) – x = 0, por lo que g(x) = x.cuando g(x) – x = 0, por lo que g(x) = x.
3.3. El punto de intersección de las dos funciones, da El punto de intersección de las dos funciones, da entonces el valor exacto de la raíz.entonces el valor exacto de la raíz.
![Page 50: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/50.jpg)
MÉTODO DEL PUNTO FIJOMÉTODO DEL PUNTO FIJOf(x)
xxr
Las funciones x y g(x) se cortanexactamente en la raíz xr
x
g(x)
f(x)
![Page 51: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/51.jpg)
MÉTODO DEL PUNTO FIJOMÉTODO DEL PUNTO FIJO
1.1. Considera la descomposición de la función f(x) en una Considera la descomposición de la función f(x) en una diferencia de dos funciones: una primera g(x) y la diferencia de dos funciones: una primera g(x) y la segunda, siempre la función x: f(x) = g(x) - x.segunda, siempre la función x: f(x) = g(x) - x.
2.2. La raíz de la función f(x) se da cuando f(x) = 0, es decir, La raíz de la función f(x) se da cuando f(x) = 0, es decir, cuando g(x) – x = 0, por lo que g(x) = x.cuando g(x) – x = 0, por lo que g(x) = x.
3.3. El punto de intersección de las dos funciones, da El punto de intersección de las dos funciones, da entonces el valor exacto de la raíz.entonces el valor exacto de la raíz.
4.4. El método consiste en considerar un valor inicial xEl método consiste en considerar un valor inicial x00, , como aproximación a la raíz, evaluar el valor de esta como aproximación a la raíz, evaluar el valor de esta función g(xfunción g(x00), considerando éste como segunda ), considerando éste como segunda aproximación de la raíz, xaproximación de la raíz, x11..
![Page 52: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/52.jpg)
MÉTODO DEL PUNTO FIJOMÉTODO DEL PUNTO FIJOf(x)
xx0 x1
g(x0)
10 x)x(g
![Page 53: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/53.jpg)
MÉTODO DEL PUNTO FIJOMÉTODO DEL PUNTO FIJO
1.1. Considera la descomposición de la función f(x) en una Considera la descomposición de la función f(x) en una diferencia de dos funciones: una primera g(x) y la diferencia de dos funciones: una primera g(x) y la segunda, siempre la función x: f(x) = g(x) - x.segunda, siempre la función x: f(x) = g(x) - x.
2.2. La raíz de la función f(x) se da cuando f(x) = 0, es decir, La raíz de la función f(x) se da cuando f(x) = 0, es decir, cuando g(x) – x = 0, por lo que g(x) = x.cuando g(x) – x = 0, por lo que g(x) = x.
3.3. El punto de intersección de las dos funciones, da El punto de intersección de las dos funciones, da entonces el valor exacto de la raíz.entonces el valor exacto de la raíz.
4.4. El método consiste en considerar un valor inicial xEl método consiste en considerar un valor inicial x00, , como aproximación a la raíz, evaluar el valor de esta como aproximación a la raíz, evaluar el valor de esta función g(xfunción g(x00), considerando éste como segunda ), considerando éste como segunda aproximación de la raíz.aproximación de la raíz.
5.5. El proceso se repite n veces hasta que g(x) coincide El proceso se repite n veces hasta que g(x) coincide prácticamente con x.prácticamente con x.
![Page 54: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/54.jpg)
MÉTODO DEL PUNTO FIJOMÉTODO DEL PUNTO FIJOf(x)
xx0 x3 x2 x1
Requisito para convergencia
1)x('g
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MÉTODO DEL PUNTO FIJOMÉTODO DEL PUNTO FIJO
Sólo hay convergencia si la magnitud de la pendiente de Sólo hay convergencia si la magnitud de la pendiente de g(x) es menor que la pendiente de la recta f(x) = x.g(x) es menor que la pendiente de la recta f(x) = x.– La ecuación de recurrencia es:La ecuación de recurrencia es:
– Si x* es el verdadero valor de la raíz:Si x* es el verdadero valor de la raíz:
– Y por el teorema del valor medio:Y por el teorema del valor medio:
– Si , los errores disminuyen en cada iteraciónSi , los errores disminuyen en cada iteración
– Si , los errores crecen en cada iteraciónSi , los errores crecen en cada iteración
i 1 ix g(x )
* *x g(x )* *
i 1 ix x g(x ) g(x ) * *
i ig(x ) g(x ) (x x )g'( ) *
i 1 i 1*
i i
x x Eg'( )
x x E
g'(x) 1
g'(x) 1
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MÉTODO DEL PUNTO FIJOMÉTODO DEL PUNTO FIJO
solución monótonasolución oscilante
Convergencia
Divergencia
g'(x)
g'(x)
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MÉTODO DEL PUNTO FIJOMÉTODO DEL PUNTO FIJO
Decisiones Función Recurrencia Xr = 0.567143
xe)x(f x
iteración Xi f(Xi) g(Xi) e(%) e*(%)1 0 1 1 100.00
2 1 -0.63212056 0.36787944 76.32 100.00
3 0.36787944 0.32432119 0.69220063 35.13 171.83
4 0.69220063 -0.19172713 0.5004735 22.05 46.85
5 0.5004735 0.10577003 0.60624354 11.76 38.31
6 0.60624354 -0.06084775 0.54539579 6.89 17.45
7 0.54539579 0.03421655 0.57961234 3.83 11.16
8 0.57961234 -0.01949687 0.56011546 2.20 5.90
9 0.56011546 0.01102765 0.57114312 1.24 3.48
10 0.57114312 -0.00626377 0.56487935 0.71 1.93
11 0.56487935 0.00354938 0.56842873 0.40 1.11
12 0.56842873 -0.00201399 0.56641473 0.23 0.62
13 0.56641473 0.0011419 0.56755664 0.13 0.36
14 0.56755664 -0.00064773 0.56690891 0.07 0.20
15 0.56690891 0.00036732 0.56727623 0.04 0.11
16 0.56727623 -0.00020833 0.5670679 0.02 0.06
17 0.5670679 0.00011815 0.56718605 0.01 0.04
![Page 58: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/58.jpg)
MÉTODO DE NEWTON RAPHSONMÉTODO DE NEWTON RAPHSON
f(x)
x
![Page 59: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/59.jpg)
MÉTODO DE NEWTON RAPHSONMÉTODO DE NEWTON RAPHSON
1.1. Consiste en elegir un punto inicial cualquiera xConsiste en elegir un punto inicial cualquiera x11 como como
aproximación de la raíz y obtener el valor de la función aproximación de la raíz y obtener el valor de la función
por ese punto.por ese punto.
![Page 60: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/60.jpg)
MÉTODO DE NEWTON RAPHSONMÉTODO DE NEWTON RAPHSON
x1
f(x)
x
f(x1)
![Page 61: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/61.jpg)
MÉTODO DE NEWTON RAPHSONMÉTODO DE NEWTON RAPHSON
1.1. Consiste en elegir un punto inicial cualquiera xConsiste en elegir un punto inicial cualquiera x11 como como
aproximación de la raíz y obtener el valor de la función aproximación de la raíz y obtener el valor de la función
por ese punto.por ese punto.
2.2. Trazar una recta tangente a la función por ese punto.Trazar una recta tangente a la función por ese punto.
![Page 62: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/62.jpg)
MÉTODO DE NEWTON RAPHSONMÉTODO DE NEWTON RAPHSON
x1
f(x)
x
f(x1) f '(x1)
O método de la tangente
![Page 63: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/63.jpg)
MÉTODO DE NEWTON RAPHSONMÉTODO DE NEWTON RAPHSON
1.1. Consiste en elegir un punto inicial cualquiera xConsiste en elegir un punto inicial cualquiera x11 como como
aproximación de la raíz.aproximación de la raíz.
2.2. Obtener el valor de la función por ese punto y trazar Obtener el valor de la función por ese punto y trazar
una recta tangente a la función por ese punto.una recta tangente a la función por ese punto.
3.3. El punto de intersección de esta recta con el eje de las El punto de intersección de esta recta con el eje de las
abscisas (xabscisas (x22, 0), constituye una segunda aproximación , 0), constituye una segunda aproximación
de la raíz.de la raíz.
![Page 64: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/64.jpg)
MÉTODO DE NEWTON RAPHSONMÉTODO DE NEWTON RAPHSON
x1
f(x)
x
f(x1)
x2
f(x2)
i+1xf'(xi)
xi f(xi)
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MÉTODO DE NEWTON RAPHSONMÉTODO DE NEWTON RAPHSON
El método de Newton Raphson se puede deducir a partir El método de Newton Raphson se puede deducir a partir de la interpretación geométrica que supone que el punto de la interpretación geométrica que supone que el punto donde la tangente cruza al eje x es una interpretación donde la tangente cruza al eje x es una interpretación mejorada de la raíz.mejorada de la raíz.
i 1 ii
i 1 i
ii
i 1 i
ii 1 i
i
ii 1 i
i
f(x ) f(x )f '(x )
x x
0 f(x )f '(x )
x x
f(x )x x
f '(x )
f(x )x x
f '(x )
![Page 66: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/66.jpg)
MÉTODO DE NEWTON RAPHSONMÉTODO DE NEWTON RAPHSON
En realidad, el método de Newton Raphson, que supone la En realidad, el método de Newton Raphson, que supone la obtención de la raíz de f(x), se obtiene a partir de su desarrollo en obtención de la raíz de f(x), se obtiene a partir de su desarrollo en serie de Taylor, la cual se puede escribir:serie de Taylor, la cual se puede escribir:
donde, al despreciar el residuo Rdonde, al despreciar el residuo R22, la serie de Taylor truncada a dos , la serie de Taylor truncada a dos
términos, queda:términos, queda:
Y realizando manipulaciones algebraicas:Y realizando manipulaciones algebraicas:
i+1 i i i+1 i 2f(x ) = f(x ) + f '(x )(x - x ) + R
i i i+1 i0 = f(x ) + f '(x )(x - x )
ii 1 i
i
f(x )x x
f '(x )
![Page 67: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/67.jpg)
MÉTODO DE NEWTON RAPHSONMÉTODO DE NEWTON RAPHSON
1.1. Consiste en elegir un punto inicial cualquiera xConsiste en elegir un punto inicial cualquiera x11 como como
aproximación de la raíz.aproximación de la raíz.
2.2. Obtener el valor de la función por ese punto y trazar Obtener el valor de la función por ese punto y trazar
una recta tangente a la función por ese punto.una recta tangente a la función por ese punto.
3.3. El punto de intersección de esta recta con el eje de las El punto de intersección de esta recta con el eje de las
abscisas (xabscisas (x22, 0), constituye una segunda aproximación , 0), constituye una segunda aproximación
de la raíz.de la raíz.
4.4. El proceso se repite n veces hasta que el punto de El proceso se repite n veces hasta que el punto de
intersección xintersección xnn coincide prácticamente con el valor coincide prácticamente con el valor
exacto de la raíz.exacto de la raíz.
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MÉTODO DE NEWTON RAPHSONMÉTODO DE NEWTON RAPHSON
x1
f(x)
x
f(x1)
x2
f(x2)
f(x3)
x3
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MÉTODO DE NEWTON RAPHSONMÉTODO DE NEWTON RAPHSON
En ocasiones resulta difícil o imposible obtener la primera derivada En ocasiones resulta difícil o imposible obtener la primera derivada de la función. En tal caso, se puede hacer una aproximación de la función. En tal caso, se puede hacer una aproximación suficientemente buena de su valor en xsuficientemente buena de su valor en x ii, por diferencias finitas hacia , por diferencias finitas hacia
delante:delante:
o por diferencias finitas hacia atrás:o por diferencias finitas hacia atrás:
con h = 0.001, por ejemplo.con h = 0.001, por ejemplo.
Si la función no tiene singularidades en la vecindad de la raíz, Si la función no tiene singularidades en la vecindad de la raíz, ambas aproximaciones por diferencias funcionan bien.ambas aproximaciones por diferencias funcionan bien.
i ii
f(x ) f(x h)f '(x )
h
i ii
f(x h) f(x )f '(x )
h
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MÉTODO DE NEWTON RAPHSONMÉTODO DE NEWTON RAPHSON
El método de Newton Raphson converge muy El método de Newton Raphson converge muy
rápidamente, pues el error es proporcional al rápidamente, pues el error es proporcional al
cuadrado del error anterior:cuadrado del error anterior:
– La velocidad de convergencia cuadrática se explica La velocidad de convergencia cuadrática se explica
teóricamente por la expansión en serie de Taylor, con teóricamente por la expansión en serie de Taylor, con
la expresión:la expresión:
– El número de cifras significativas de precisión se El número de cifras significativas de precisión se
duplica aproximadamente en cada iteraciónduplica aproximadamente en cada iteración
i 1 2E R
![Page 71: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/71.jpg)
MÉTODO DE NEWTON RAPHSONMÉTODO DE NEWTON RAPHSON
Derivada Función Recurrencia Xr = 0.567143
xe)x(f x
iteración Xi f(Xi) f'(Xi) e(%) e*(%)
1 0 1 -2 100.00
2 0.5 0.10653066 -1.60653066 11.84 100.00
3 0.566311003 0.00130451 -1.567615513 0.15 11.71
4 0.567143165 1.9648E-07 -1.567143362 0.00 0.15
5 0.56714329 4.4409E-15 -1.56714329 0.00 0.00
![Page 72: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/72.jpg)
MÉTODO DE NEWTON RAPHSONMÉTODO DE NEWTON RAPHSON
f(x)
x
La velocidad de convergencia es muy sensible al valor inicial elegido
lento
rápido
![Page 73: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/73.jpg)
MÉTODO DE NEWTON RAPHSONMÉTODO DE NEWTON RAPHSON
Aunque el método trabaja bien, no existe garantía de convergencia.
xx3 x1
x2x0
f(x)
![Page 74: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/74.jpg)
MÉTODO DE NEWTON RAPHSONMÉTODO DE NEWTON RAPHSON
Aunque el método trabaja bien, no existe garantía de convergencia.
xx1x2x0
f(x)
x3x4
![Page 75: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/75.jpg)
MÉTODO DE LA SECANTEMÉTODO DE LA SECANTEf(x)
x
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MÉTODO DE LA SECANTEMÉTODO DE LA SECANTE
1.1. Consiste en elegir dos puntos iniciales cualquiera xConsiste en elegir dos puntos iniciales cualquiera x00, x, x11 para los para los
cuales se evalúan los valores de la función: f(xcuales se evalúan los valores de la función: f(x00) y f(x) y f(x11))
![Page 77: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/77.jpg)
MÉTODO DE LA SECANTEMÉTODO DE LA SECANTE
x0 x1
f(x)
x
f(x0)
f(x1)
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MÉTODO DE LA SECANTEMÉTODO DE LA SECANTE
1.1. Consiste en elegir dos puntos iniciales cualquiera xConsiste en elegir dos puntos iniciales cualquiera x00, x, x11 para los para los
cuales se evalúan los valores de la función: f(xcuales se evalúan los valores de la función: f(x00) y f(x) y f(x11))
2.2. Se traza una recta secante a la función por esos dos puntos.Se traza una recta secante a la función por esos dos puntos.
![Page 79: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/79.jpg)
MÉTODO DE LA SECANTEMÉTODO DE LA SECANTE
x0 x1
f(x)
x
f(x0)
f(x1)
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MÉTODO DE LA SECANTEMÉTODO DE LA SECANTE
1.1. Consiste en elegir dos puntos iniciales cualquiera xConsiste en elegir dos puntos iniciales cualquiera x00, x, x11 para los para los
cuales se evalúan los valores de la función: f(xcuales se evalúan los valores de la función: f(x00) y f(x) y f(x11))
2.2. Se traza una recta secante a la función por esos dos puntos.Se traza una recta secante a la función por esos dos puntos.
3.3. El punto de intersección de esta recta con el eje de las abscisas El punto de intersección de esta recta con el eje de las abscisas
(x(x22, 0) constituye una segunda aproximación de la raíz., 0) constituye una segunda aproximación de la raíz.
![Page 81: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/81.jpg)
MÉTODO DE LA SECANTEMÉTODO DE LA SECANTE
x0 x1
f(x)
x
f(x0)
f(x1)
x2
f(x2)
i i 1 i 1 ii 1
i 1 i
x f(x ) x f(x )x
f(x ) f(x )
![Page 82: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/82.jpg)
MÉTODO DE LA SECANTEMÉTODO DE LA SECANTE
1.1. Consiste en elegir dos puntos iniciales cualquiera xConsiste en elegir dos puntos iniciales cualquiera x00, x, x11 para los para los
cuales se evalúan los valores de la función: f(xcuales se evalúan los valores de la función: f(x00) y f(x) y f(x11))
2.2. Se traza una recta secante a la función por esos dos puntos.Se traza una recta secante a la función por esos dos puntos.
3.3. El punto de intersección de esta recta con el eje de las abscisas El punto de intersección de esta recta con el eje de las abscisas
(x(x22, 0) constituye una segunda aproximación de la raíz., 0) constituye una segunda aproximación de la raíz.
4.4. Se reemplazan los subíndices: xSe reemplazan los subíndices: x ii = x = xi+1i+1, de manera que x, de manera que x11 pasa a pasa a
ser xser x0 0 y xy x22 pasa a ser x pasa a ser x11..
![Page 83: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/83.jpg)
MÉTODO DE LA SECANTEMÉTODO DE LA SECANTE
x0 x1
f(x)
x
f(x0)
f(x1)
x2
f(x2)x0 x1
f(x0)f(x1)
![Page 84: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/84.jpg)
MÉTODO DE LA SECANTEMÉTODO DE LA SECANTE
1.1. Consiste en elegir dos puntos iniciales cualquiera xConsiste en elegir dos puntos iniciales cualquiera x00, x, x11 para los para los
cuales se evalúan los valores de la función: f(xcuales se evalúan los valores de la función: f(x00) y f(x) y f(x11))
2.2. Se traza una recta secante a la función por esos dos puntos.Se traza una recta secante a la función por esos dos puntos.
3.3. El punto de intersección de esta recta con el eje de las abscisas El punto de intersección de esta recta con el eje de las abscisas
(x(x22, 0) constituye una segunda aproximación de la raíz., 0) constituye una segunda aproximación de la raíz.
4.4. Se reemplazan los subíndices: xSe reemplazan los subíndices: x ii = x = xi+1i+1, de manera que x, de manera que x11 pasa a pasa a
ser xser x0 0 y xy x22 pasa a ser x pasa a ser x11..
5.5. Se traza una segunda secante por los nuevos puntos xSe traza una segunda secante por los nuevos puntos x00 , x , x11..
![Page 85: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/85.jpg)
MÉTODO DE LA SECANTEMÉTODO DE LA SECANTE
x0
f(x)
x
f(x0)
x1
f(x1)x2
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MÉTODO DE LA SECANTEMÉTODO DE LA SECANTE
1.1. Consiste en elegir dos puntos iniciales cualquiera xConsiste en elegir dos puntos iniciales cualquiera x00, x, x11 para los cuales para los cuales
se evalúan los valores de la función: f(xse evalúan los valores de la función: f(x00) y f(x) y f(x11))
2.2. Se traza una recta secante a la función por esos dos puntos.Se traza una recta secante a la función por esos dos puntos.
3.3. El punto de intersección de esta recta con el eje de las abscisas (xEl punto de intersección de esta recta con el eje de las abscisas (x22, 0) , 0)
constituye una segunda aproximación de la raíz.constituye una segunda aproximación de la raíz.
4.4. Se reemplazan los subíndices: xSe reemplazan los subíndices: x ii = x = xi+1i+1, de manera que x, de manera que x11 pasa a ser x pasa a ser x0 0
y xy x22 pasa a ser x pasa a ser x11..
5.5. Se traza una segunda secante por los nuevos puntos xSe traza una segunda secante por los nuevos puntos x00, x, x11, obteniendo , obteniendo
una segunda aproximación con xuna segunda aproximación con x22..
6.6. El proceso se repite n veces hasta que el punto de intersección x2 El proceso se repite n veces hasta que el punto de intersección x2
coincide prácticamente con el valor exacto de la raíz.coincide prácticamente con el valor exacto de la raíz.
![Page 87: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/87.jpg)
MÉTODO DE LAS SECANTESMÉTODO DE LAS SECANTES
x0
f(x)
x
f(x0)
x1
f(x1)x2
f(x2)
![Page 88: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/88.jpg)
MÉTODO DE LA SECANTEMÉTODO DE LA SECANTE
Derivada Función Recurrencia Xr = 0.567143
xe)x(f x
iteración X0 X1 f(X0) f(X1) X2 f(X2) e(%) e*(%)
1 0 0.4 1 0.27032005 0.54818554 0.02981207 3.34
2 0.4 0.54818554 0.27032005 0.02981207 0.56655382 0.00092388 0.1 3.24
3 0.54818554 0.56655382 0.02981207 0.00092388 0.56714126 3.1783E-06 0 0.10
4 0.56655382 0.56714126 0.00092388 3.1783E-06 0.56714329 3.3904E-10 0 0.00
![Page 89: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/89.jpg)
COMPARATIVO DE LOS ERRORES RELATIVOS COMPARATIVO DE LOS ERRORES RELATIVOS ESTIMADOS, POR DIFERENTES MÉTODOSESTIMADOS, POR DIFERENTES MÉTODOS
0.01
0.10
1.00
10.00
100.00
1000.00
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
iteraciones
Err
or
rela
tivo
est
imad
o p
orc
entu
al
Bisección Regla falsa Punto fijo Newton-Raphson Secante
xe)x(f x
![Page 90: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/90.jpg)
COMPARATIVO DE LOS ERRORES RELATIVOS COMPARATIVO DE LOS ERRORES RELATIVOS ESTIMADOS, POR DIFERENTES MÉTODOSESTIMADOS, POR DIFERENTES MÉTODOS
Los métodos de bisección, de regla falsa y de punto fijo convergen Los métodos de bisección, de regla falsa y de punto fijo convergen linealmente al valor verdadero de la raíz.linealmente al valor verdadero de la raíz.– El error relativo verdadero es proporcional y menor que el error El error relativo verdadero es proporcional y menor que el error
correspondiente de la iteración anterior.correspondiente de la iteración anterior.
– En bisección y regla falsa, la convergencia está garantizada.En bisección y regla falsa, la convergencia está garantizada.
– En punto fijo, la convergencia depende de que la pendiente de la En punto fijo, la convergencia depende de que la pendiente de la tangente no sobrepase el 1, en positivo o en negativo.tangente no sobrepase el 1, en positivo o en negativo.
Los métodos de Newton Raphson y de la secante convergen Los métodos de Newton Raphson y de la secante convergen cuadráticamente al valor verdadero de la raíz.cuadráticamente al valor verdadero de la raíz.– El error relativo verdadero es proporcional al cuadrado del error El error relativo verdadero es proporcional al cuadrado del error
correspondiente de la iteración anterior.correspondiente de la iteración anterior.
– Cuando el error relativo en una iteración es menor que 1 (inferior al Cuando el error relativo en una iteración es menor que 1 (inferior al 100%), la convergencia está garantizada.100%), la convergencia está garantizada.
– Cuando el error relativo en una iteración es mayor que 1, la divergencia Cuando el error relativo en una iteración es mayor que 1, la divergencia está garantizada.está garantizada.
![Page 91: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/91.jpg)
MÉTODOS NUMÉRICOSMÉTODOS NUMÉRICOS
Sistemas de ecuaciones no linealesSistemas de ecuaciones no lineales
![Page 92: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/92.jpg)
SISTEMAS DE ECUACIONES NO LINEALESSISTEMAS DE ECUACIONES NO LINEALES
f(x, y)=0
g(x, y)=0
x
y
x*
y*
![Page 93: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/93.jpg)
SISTEMA DE ECUACIONES NO LINEALESSISTEMA DE ECUACIONES NO LINEALES
-2
0
2
4
6
8
10
1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
2x xy 10
2y 3xy 57 (2, 3)
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MÉTODO DE PUNTO FIJO ENMÉTODO DE PUNTO FIJO ENSISTEMAS DE ECUACIONES NO LINEALESSISTEMAS DE ECUACIONES NO LINEALES
1.1. Considera la intersección de dos funciones no lineales Considera la intersección de dos funciones no lineales f(x, y)=0 y g(x, y)=0.f(x, y)=0 y g(x, y)=0.
2.2. La intersección de las curvas f(x, y)=0 y g(x, y)=0 nos La intersección de las curvas f(x, y)=0 y g(x, y)=0 nos da la raiz (xr, yr).da la raiz (xr, yr).
3.3. El método consiste en obtener las funciones que El método consiste en obtener las funciones que tengan las mismas raices tengan las mismas raices (xr, yr)(xr, yr)::
x-F(x, y) = 0x-F(x, y) = 0
y-G(x, y) = 0y-G(x, y) = 0
4.4. Considerar un valor inicial (xConsiderar un valor inicial (x00, y, y00), como aproximación ), como aproximación
a la raíz, evaluar: xa la raíz, evaluar: x11=F(x=F(x00, y, y00) y) y11=G(x=G(x00, y, y00))
5. 5. El proceso se repite n veces hasta tener valores muy El proceso se repite n veces hasta tener valores muy cercanos a las raíces.cercanos a las raíces.
![Page 95: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/95.jpg)
MÉTODO DEL PUNTO FIJO ENMÉTODO DEL PUNTO FIJO ENSISTEMAS DE ECUACIONES NO LINEALESSISTEMAS DE ECUACIONES NO LINEALES
iteración
xi yi erri
1 1.5 3.5 ---2 2.0000 3.4480 0.5027
3 1.8355 2.9875 0.4890
4 2.0734 3.1319 0.2782
5 1.9211 2.9428 0.2427
6 2.0559 3.0626 0.1803
7 1.9537 2.9572 0.1468
8 2.0363 3.0365 0.1145
9 1.9713 2.9721 0.0915
2x xy 10 2y 3xy 57
x = 2 y = 3
xn=10/(x+y)yn=((57-y)/(3x))^(1/2)err=sqrt((xn-x)^2+(yn-y)^2)
![Page 96: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/96.jpg)
MÉTODO DEL PUNTO FIJO ENMÉTODO DEL PUNTO FIJO ENSISTEMAS DE ECUACIONES NO LINEALESSISTEMAS DE ECUACIONES NO LINEALES
iteración
xi yi erri
1 1.5 3.5 ---2 2.0000 2.9861 0.7170
3 2.0056 2.9962 0.0116
4 1.9993 3.0006 0.0077
5 2.0000 3.0000 0.0010
2x xy 10 2y 3xy 57
x = 2 y = 3
Variante Seidelxn=10/(x+y)yn=((57-y)/(3xn))^(1/2)err=sqrt((xn-x)^2+(yn-y)^2)
Converge mas rápido!!!
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MÉTODO DEL PUNTO FIJO ENMÉTODO DEL PUNTO FIJO ENSISTEMAS DE ECUACIONES NO LINEALESSISTEMAS DE ECUACIONES NO LINEALESSin embargo, con el método del punto fijo, la convergencia depende Sin embargo, con el método del punto fijo, la convergencia depende de la manera en que se formulen las ecuaciones de recurrencia y de la manera en que se formulen las ecuaciones de recurrencia y de haber elegido valores iniciales lo bastante cercanos a la de haber elegido valores iniciales lo bastante cercanos a la solución. En las dos formulaciones siguientes el método diverge.solución. En las dos formulaciones siguientes el método diverge.
iteración xi yi
1 1.5 3.5
2 1.45578231 5.166666667
3 0.64724246 5.413376566
iteración xi yi
1 1.5 3.5
2 2.21428571 -24.375
3 -0.20910518 429.713648
x = (57 - y)/3y2 y = (10 - x2)/x
x = (10 - x2)/y y = 57 - 3xy2
![Page 98: 6 Ecuaciones No Lineales.ppt](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061208/54891410b4795947728b4590/html5/thumbnails/98.jpg)
MÉTODO DE NEWTON RAPHSON EN MÉTODO DE NEWTON RAPHSON EN SISTEMAS DE ECUACIONES NO LINEALESSISTEMAS DE ECUACIONES NO LINEALES
u(x, y)
v(x, y)
x
y
x1
y1
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MÉTODO DE NEWTON RAPHSON EN MÉTODO DE NEWTON RAPHSON EN SISTEMAS DE ECUACIONES NO LINEALESSISTEMAS DE ECUACIONES NO LINEALES
Este procedimiento corresponde, analíticamente, a extender el uso Este procedimiento corresponde, analíticamente, a extender el uso de la derivada, ahora para calcular la intersección entre dos de la derivada, ahora para calcular la intersección entre dos funciones no lineales.funciones no lineales.
Al igual que para una sola ecuación, el cálculo se basa en la Al igual que para una sola ecuación, el cálculo se basa en la expansión de la serie de Taylor de primer orden, ahora de múltiples expansión de la serie de Taylor de primer orden, ahora de múltiples variables, para considerar la contribución de más de una variable variables, para considerar la contribución de más de una variable independiente en la determinación de la raíz.independiente en la determinación de la raíz.
Para dos variables, la serie de Taylor de primer orden se escribe, Para dos variables, la serie de Taylor de primer orden se escribe, para cada ecuación no lineal:para cada ecuación no lineal:
i ii 1 i i 1 i i 1 i
i ii 1 i i 1 i i 1 i
u uu u (x x ) (y y )
x y
v vv v (x x ) (y y )
x y
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MÉTODO DE NEWTON RAPHSON EN MÉTODO DE NEWTON RAPHSON EN SISTEMAS DE ECUACIONES NO LINEALESSISTEMAS DE ECUACIONES NO LINEALES
Pero uPero ui+1i+1 = v = vi+1i+1 = 0 : = 0 :
Que reescribiendo en el orden conveniente:Que reescribiendo en el orden conveniente:
i i i ii 1 i 1 i i i
i i i ii 1 i 1 i i i
u u u ux y u x y
x y x y
v v v vx y v x y
x y x y
i i i ii i 1 i i 1 i
i i i ii i 1 i i 1 i
u u u uu x x y y 0
x x y y
v v v vv x x y y 0
x x y y
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MÉTODO DE NEWTON RAPHSON EN MÉTODO DE NEWTON RAPHSON EN SISTEMAS DE ECUACIONES NO LINEALESSISTEMAS DE ECUACIONES NO LINEALES
Y cuya solución es:Y cuya solución es:
Donde J es el determinante jacobiano del sistema es:Donde J es el determinante jacobiano del sistema es:
i i
i i
u v
x xJ
u v
y y
i ii i
i 1 i
v uu v
y yx x
J
i ii i
i 1 i
u vv u
x xy yJ
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iteración xi yi ui vi ux uy vx vy Jacobiano
1 1.5 3.5 -2.5 1.625 6.5 1.5 36.75 32.5 156.125
2 2.03602882 2.8438751 -0.064374959 -4.756208497 6.915932746 2.036028823 24.26287675 35.74127004 197.7843034
3 1.99870061 3.002288563 -0.004519896 0.04957115 6.999689781 1.998700609 27.04120985 37.00405588 204.9696292
4 1.99999998 2.999999413 -1.28609E-06 -2.21399E-05 6.999999381 1.999999984 26.99998944 36.99999267 204.9999473
5 2 3 0 2.23821E-12 7 2 27 37 205
x2 + xy - 10 = 0 y + 3xy2 - 57 = 0
x = 2
y = 3
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Sistema de ecuaciones lineales por el método de Newton Raphson
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
1 2 3 4 5 6
convergencia
itera
cio
nes
x
y
2x xy 10 2y 3xy 57