Ariketa: Newton sistema baterako, eskuz

Newton-en bi pauso eskuz x2+y2=1x^2+y^2=1, x=yx=y sistemaren gainean: jacobiarraren eraikuntza, pauso bakoitzeko 2×22\times2 sistema linealaren ebazpena eta konbergentzia koadratiko ikusgarria (2/2,2/2)(\sqrt2/2,\sqrt2/2)-rantz.

Ebazpena

AdibideaZirkunferentziaren eta erdikariaren ebakidura

Hurbildu Newton-en bi pausorekin x2+y2=1x^2+y^2=1, xy=0x-y=0 sistemaren soluzio positiboa, x(0)=(1,1)x^{(0)}=(1,1)-etik abiatuta. Soluzio zehatza α=(22,22)=(0.7071068,0.7071068)\alpha=\bigl(\frac{\sqrt2}{2},\frac{\sqrt2}{2}\bigr)=(0.7071068,\,0.7071068) da.

  1. Funtzioa eta jacobiarra:

    F(x,y)=[x2+y21xy],F(x,y)=[2x2y11]F(x,y)=\begin{bmatrix}x^2+y^2-1\\ x-y\end{bmatrix},\qquad F'(x,y)=\begin{bmatrix}2x & 2y\\ 1 & -1\end{bmatrix}
  2. Lehen pausoa: (1,1)(1,1)-en, F=(1,0)TF=(1,0)^T eta Fu=FF'u=F sistema lineala 2u1+2u2=12u_1+2u_2=1, u1u2=0u_1-u_2=0 da, u=(14,14)u=(\tfrac14,\tfrac14) soluzioarekin:

    x(1)=(1,1)(14,14)=(0.75,  0.75)x^{(1)}=(1,1)-\bigl(\tfrac14,\tfrac14\bigr)=(0.75,\;0.75)
  3. Bigarren pausoa: (0.75,0.75)(0.75,0.75)-en, F=(0.125,0)TF=(0.125,\,0)^T eta sistema 1.5u1+1.5u2=0.1251.5\,u_1+1.5\,u_2=0.125, u1u2=0u_1-u_2=0 da, hau da, u=(124,124)u=(\tfrac{1}{24},\tfrac{1}{24}):

    x(2)=(0.75,  0.75)(124,124)=(0.7083333,  0.7083333)x^{(2)}=(0.75,\;0.75)-\bigl(\tfrac{1}{24},\tfrac{1}{24}\bigr)=(0.7083333,\;0.7083333)

Erroreak 0.2930.0430.00120.293\to 0.043\to 0.0012 dira: pauso bakoitzak errorea gutxi gorabehera karratura jasotzen du, konbergentzia koadratikoaren sinadura. Hirugarren pauso batek 0.70710780.7071078 emango luke, 10610^{-6} errorearekin. (Sistema simetriko honetan iterazioa 2x2=12x^2=1-erako Newton eskalarrarena bihurtzen da.)