• Wrong document? Swap it for free
  • Written by students who passed
  • Immediately available after payment
  • Read online or as PDF
Sell
Where do you study
Your language
Document preview thumbnail
Preview 4 out of 57 pages
Summary

Samenvatting Wetenschappelijk Rekenen

Document preview thumbnail
Preview 4 out of 57 pages

Dit is een samenvatting voor het vak Wetenschappelijk rekenen. In deze samenvatting werd alle info uit de slides en eventuele extra informatie uit de hoorcolleges opgenomen. Opmerkingen: Hoofdstuk 1 dient enkel als opfrissing van enkele concepten en werd dus niet in deze samenvatting opgenomen. Hoofdstukken 7, 8 en 9 zijn specifiek voor de computerwetenschappers. De bundel met bewijzen werd achteraan bijgevoegd. EINDRESULTAAT: 16/20

Content preview

Samenvatting Wetenschappelijk Rekenen
Contents
Hoofdstuk 2: Foutenanalyse ......................................................................................................... 3
Inleidend voorbeeld ............................................................................................................................ 3
Fouttypes ............................................................................................................................................ 4
Getalvoorstelling ................................................................................................................................. 4
Relatieve en absolute fout .................................................................................................................. 5
IEEE floating point standaard .............................................................................................................. 5
Voorwaartse foutenanalyse ................................................................................................................ 6
Elementaire bewerkingen ................................................................................................................... 6
Voorbeeld........................................................................................................................................ 6
Kahan Som .......................................................................................................................................... 7
Voorbeeld........................................................................................................................................ 8
Stelling van Sterbenz........................................................................................................................... 8
Numerieke stabiliteit .......................................................................................................................... 9
Voorbeeld........................................................................................................................................ 9
Conditionering .................................................................................................................................... 9
Zwak stabiel ...................................................................................................................................... 10
Voorbeeld...................................................................................................................................... 10
Stabilisatie ......................................................................................................................................... 10
Hoofdstuk 3: Stelsels van lineaire vergelijkingen ......................................................................... 11
Inleidend voorbeeld .......................................................................................................................... 11
Doelstelling ....................................................................................................................................... 11
Onder- en bovendriehoekstelsels ..................................................................................................... 11
Achterwaartse substitutie voor het stelsel Uy = c ............................................................................ 11
Gauss eliminatie ................................................................................................................................ 12
Analyse .......................................................................................................................................... 13
Stabiliteit ....................................................................................................................................... 13
Pivotering ...................................................................................................................................... 14
LU-decompositie ............................................................................................................................... 14
Algoritme Crout-Doolittle ................................................................................................................. 15
Oplossing van een stelsel .................................................................................................................. 16
Hoofdstuk 4: QR-ontbinding, eigenwaarden en eigenvectoren .................................................... 16
Inleidend voorbeeld .......................................................................................................................... 16


1
Samenvatting WR - Lennert Saerens

, QR-decompositie .............................................................................................................................. 17
Algoritme ...................................................................................................................................... 17
Analyse .......................................................................................................................................... 19
Berekening eigenwaarden en eigenvectoren ................................................................................... 19
Hoofdstuk 5: Oplossen van niet-lineaire vergelijkingen ............................................................... 20
Banachs dekpunt iteraties ................................................................................................................ 21
Steffensens iteraties ......................................................................................................................... 21
Newtons methode ............................................................................................................................ 23
Gedempte methoden ....................................................................................................................... 23
Oplossen van niet-lineaire stelsels.................................................................................................... 23
Hoofdstuk 6: Numerieke integratie............................................................................................. 23
Inleidend voorbeeld .......................................................................................................................... 23
Trapeziumregel ................................................................................................................................. 23
Simpsonregel..................................................................................................................................... 24
Newton-Cotes formules .................................................................................................................... 24
Stabiliteit ....................................................................................................................................... 25
Samengestelde integratie ................................................................................................................. 26
Samengestelde trapeziumregel .................................................................................................... 26
Samengestelde Simpsonregel ....................................................................................................... 27
Romberg integratie(driehoek) .......................................................................................................... 27
Hoofdstuk 7: Veelterminterpolatie ............................................................................................. 28
Wat is interpolatie?........................................................................................................................... 28
Veelterminterpolatie ........................................................................................................................ 28
Voorbeeld...................................................................................................................................... 29
Conditionering .............................................................................................................................. 29
Hermite interpolatie ......................................................................................................................... 30
Voorbeeld...................................................................................................................................... 30
Lineaire stuksgewijze interpolatie .................................................................................................... 30
Conditionering .............................................................................................................................. 30
Voor- en nadelen .......................................................................................................................... 31
Cubic spline ....................................................................................................................................... 32
Basisfuncties ..................................................................................................................................... 33
Hoofdstuk 8: Lineair programmeren ........................................................................................... 34
Probleemstelling in standaardvorm.................................................................................................. 34
Eerste primale vorm (primal form) ............................................................................................... 34
Conversie....................................................................................................................................... 35

2
Samenvatting WR - Lennert Saerens

, Tweede primale vorm (slack form) ............................................................................................... 35
Simplex methode .............................................................................................................................. 36
Pivoting ............................................................................................................................................. 37
Tableau.............................................................................................................................................. 37
(Mixed) integer programming........................................................................................................... 39
Branch-and-bound ............................................................................................................................ 40
Cutting planes ................................................................................................................................... 42
Gomory cut ....................................................................................................................................... 42
Dualiteit............................................................................................................................................. 42
Hoofdstuk 9: Markov-chain Monte Carlo methodes .................................................................... 43
Monte Carlo methodes ..................................................................................................................... 43
Pseudo-random getallen................................................................................................................... 43
Lineaire-congruentiegeneratoren..................................................................................................... 43
Random getallen uit andere verdelingen ......................................................................................... 44
Inverse transform.......................................................................................................................... 44
Accept-reject sampling ................................................................................................................. 45
Ad-hoc methodes (vb. Box-Muller) ............................................................................................... 45
Monte Carlo integratie.................................................................................................................. 45
Variantie ........................................................................................................................................ 45
Markov-chain Monte Carlo ............................................................................................................... 46
Motivatie: Bayesiaanse data analyse / ML ................................................................................... 46
Markov chains ............................................................................................................................... 46
Metropolis-Hastings .......................................................................................................................... 47



Hoofdstuk 2: Foutenanalyse
Inleidend voorbeeld
Wiskundig equivalente voorstellingen → numeriek niet equivalent.

Voorbeeld:
𝑥
𝑓(𝑥) = 𝑥(√𝑥 + 1 − √𝑥) 𝑚𝑒𝑡 𝑥 ≥ 0 𝑒𝑛 𝑔(𝑥) = 𝑚𝑒𝑡 𝑥 ≥ 0
√𝑥 + 1 + √𝑥
• Equivalente voorstellingen → nu gebruiken op rekentoestel met 4 decimale cijfers voor x =
500

𝑓(500) = 500(22,3830 − 22,3607) = 500 ∗ 0,0223 = 11.1500
500 500
𝑔(500) = = = 11,1748
22,3830 − 22,3607 44,7437


3
Samenvatting WR - Lennert Saerens

, • Welke uitdrukking correcter?
o Functies nu evalueren met 1 decimaal nauwkeuriger
o We merken dat f maar een decimaal nauwkeurig gaf terwijl g tot op drie decimalen
nauwkeurig was
▪ We noemen g daarom numeriek stabieler.

Fouttypes
In de numerieke wiskunde onderscheiden we 4 fouttypes:

• Invoerfouten: De numerieke methode wordt toegepast op een foutieve invoer. Dit kan zijn
door ruis of statistische fouten.
• Onvermijdelijke fout: Dit zijn fouten die verschijnen door de uitgevoerde bewerkingen.
• Methodefout: Dit zijn fouten door benaderingen in de numerieke methode zelf. (H5 en H6)
• Afrondfout: Dit zijn fouten door de numerieke voorstelling van de getallen.

Inleidend voorbeeld 2 fouttypes:

• Afrondfout: verschil tussen 4 en 5 decimalen nauwkeurigheid
• Onvermijdelijke fout: De onvermijdelijke fout bij de tweede methode is kleiner. Merk op dat
dit niets te maken heeft met de afrondfout of de precisie van de getalvoorstelling.

Komen vaak samen voor: ontknoping leidt tot begrippen conditionering en numerieke stabiliteit (zie
later)

Getalvoorstelling
Begrippen:

Laat 𝑥 ∈ ℝ dan wordt dit getal numeriek voorgesteld door een floating point of een zwevende
kommavoorstelling als:

𝑓𝑙(𝑥) = ±𝑖0 , 𝑖1 𝑖2 … 𝑖𝑝 ∗ 𝑏 𝑒

We kunnen zeggen dat fl(x) x projecteert op de dichtstbijzijnde floating point voorstelling. Hier bij is
𝑖𝑘 ∈ {0,1,2, , … ,9} met 𝑘 ∈ {0,1,2, … , 𝑝}. Opdat deze voorstelling uniek is mag 𝑖0 ≠ 0.

We noemen 𝑖0 , 𝑖1 𝑖2 … 𝑖𝑝 de mantisse, b de getalbasis, e de exponent en p de precisie.

Afspraak: De volledige mantisse wordt weergegeven, behalve indien 𝑏 = 2. In dit geval is impliciet
𝑖0 = 1.
1. Beschouw een systeem in basis 10 met een mantisse van precisie 6




Het volgende voorbeeld kan niet exact worden voorgesteld in dit systeem:



Dit getal heeft een precisie nodig van 11. De moeilijkheid van getalvoorstellingen is niet de grootte
van de getallen maar de lengte van de mantisse.




4
Samenvatting WR - Lennert Saerens

Connected book
 image
Publisher: Unknown ISBN: 9789033462535 Edition: 1

Document information

Study
Summarized whole book?
No
Which chapters are summarized?
Unknown
Uploaded on
June 9, 2022
File latest updated on
June 9, 2022
Number of pages
57
Written in
2021/2022
Type
Summary
$12.06

Wrong document? Swap it for free Within 14 days of purchase and before downloading, you can choose a different document. You can simply spend the amount again.
Written by students who passed
Immediately available after payment
Read online or as PDF

Seller avatar
Reputation scores are based on the amount of documents a seller has sold for a fee and the reviews they have received for those documents. There are three levels: Bronze, Silver and Gold. The better the reputation, the more your can rely on the quality of the sellers work.
lennyS
4.5
(6)
Sold
167
Followers
62
Items
34
Last sold
2 months ago

Reviews from verified buyers

3 year ago

Good, clearly structured summary




Why students choose Stuvia

Created by fellow students, verified by reviews

Quality you can trust: written by students who passed their exams and reviewed by others who've used these revision notes.

Didn't get what you expected? Choose another document

No problem! You can straightaway pick a different document that better suits what you're after.

Pay as you like, start learning straight away

No subscription, no commitments. Pay the way you're used to via credit card and download your PDF document instantly.

Student with book image

“Bought, downloaded, and smashed it. It really can be that simple.”

Alisha Student

Working on your references?

Create accurate citations in APA, MLA and Harvard with our free citation generator.

Working on your references?

Frequently asked questions