# # METODI NUMERICI DI SOLUZIONE DI UN SISTEMA LINEARE # # # METODI DIRETTI # # METODO DI GAUSS RIDUZIONE A SCALA CON MAPLE # # METODO DI GAUSS JORDAN CON MAPLE # # # METODI INDIRETTI # # Sono metodi iterativi, adatti all'uso di computer, che consistono nella ricerca delle soluzioni del sistema attraverso approssimazioni successive # METODO DI JACOBI # # Il metodo di Jacobi o delle sostituzioni simultanee consiste nel ricavare ogni incognita da ogni equazione, sostituire alle incognite a secondo membro i valori iniziali x1=0 x2= 0 ecc....ricavare i nuovi valori delle incognite e ripetere l'iterazione # In questo modo ottengo una successione di dati per ogni incognita che converge alla soluzione corrispondente # # Le difficoltà di applicazione del metodo di Jacobi non dipendono dal calcolo, ma dal determinare se la successione delle soluzioni approssimate converge o no # E' difficile dare delle condizioni generali di convergenza, ma si possono utilizzare alcune condizioni particolari: # # condizione necessaria per la convergenza è che tutti gli elementi della diagonale principale della matrice siano diversi da zero # condizione sufficiente è che la matrice A sia una matrice a predominanza diagonale, cioè che gli elementi della diagonale principale siano maggiori in valore assoluto della somma degli altri elementi della riga corrispondente sempre presi in valore assoluto # # Esempio # # Matrix(3, 3, {(1, 1) = 4, (1, 2) = -2, (1, 3) = 1, (2, 1) = 2, (2, 2) = 5, (2, 3) = 0, (3, 1) = 1, (3, 2) = 1, (3, 3) = -3}); è a predominanza diagonale perchè: > ; # abs(4) > abs(-2)+abs(1); ; abs(5) > abs(2)+abs(0); ; |-3|>|1|+|1; # # # E' interessante notare come a volte sia possibile, ordinando opportunamente le equazioni del sistema, trasformare un sistema in modo che sia soddisfatta la condizione della predominanza diagonale # # METODO DI GAUSS SEIDEL # # Il metodo di Gauss Seidel o delle sostituzioni successive è una variante del metodo di Jacobi. # Mentre nel metodo di Jacobi le sostituzioni si fanno simultaneamente in tutte le equazioni del sistema, nel metodo di Gauss Seidel esse si calcolano in un'equazione per volta, sfruttando così i risultati ottenuti dalle equazioni precedenti # # In questo modo ottengo una successione di dati per ogni incognita che converge alla soluzione corrispondente # Il metodo di Gauss Seidel è in genere più veloce del metodo di Jacobi. # # I criteri per fermare l'iterazione e le condizioni di convergenza sono simili a quelli usati per il metodo di Jacobi # # # INTERPRETAZIONE GEOMETRICA DI UN SISTEMA A DUE EQUAZIONI E DUE INCOGNITE # # Considero il sistema # # # # Le equazioni rappresentano due rette nel piano cartesiano e risolvere il sistema equivale a trovare le coordinate del loro punto d'intersezione. # Scrivendo il sistema nella forma # # # # Considerando come punto iniziale il punto P0(0,0) # Si sostituisce alla y il valore 0 nella prima equazione; si ha il valore x = 6/5. Il punto P1(6/5,0) è la prima approssimazione del risultato. # Si sostituisce il valore 6/5 alla x nella seconda equazione si ha P2(6/5 , 23/15) e così via # Graficamente da ogni punto trovato si traccia alternativamente una parallela all'asse x o all'asse y fino a incontrare l'altra retta; il punto d'intersezione è il nuovo punto dell'iterazione. # Si ricava una successione di punti che, se il metodo converge, si avvicina sempre più al punto cercato. # # # # # Se la successione non converge avrò per esempio un grafico di questo tipo # # # # # # # # In generale , per risolvere numericamente un sistema, i metodi iterativi sono più rapidi dei metodi diretti, e hanno un minor costo computazionale, cioè svolgono un numero minore di operazioni. Inoltre essi sono meno sensibili agli errori di approssimazione. # Il limite dei metodi iterativi è la convergenza o meno del sistema; se il sistema non converge è necessario usare un metodo diretto # # # # # ; # # # NULL; # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # #