MAT 1120: Obligatorisk oppgave 2, H-09



Like dokumenter
MAT 1120: Obligatorisk oppgave 1, H-09

Obligatorisk oppgavesett 1 MAT1120 H16

MAT1110. Obligatorisk oppgave 1 av 2

MAT1120. Obligatorisk oppgave 1 av 2. Torsdag 20. september 2018, klokken 14:30 i Devilry (devilry.ifi.uio.no).

R: 0, , = 6000 D : 0, , = 4000 La v n = angi fordelingen etter n år (dvs. a b n stemmer for R og

Obligatorisk oppgave 1 MAT1120 H15

MEK1100, vår Obligatorisk oppgave 1 av 2. Torsdag 28. februar 2019, klokken 14:30 i Devilry (devilry.ifi.uio.no).

MEK1100, vår Obligatorisk oppgave 1 av 2.

Diagonalisering. Kapittel 10

MAT1140 Strukturer og argumenter

16 Ortogonal diagonalisering

Minste kvadraters løsning, Symmetriske matriser

UNIVERSITETET I OSLO

MAT-INF 1100: Obligatorisk oppgave 1

STK1000 Obligatorisk oppgave 1 av 2

Obligatorisk oppgavesett 2 MAT1120 H16

MAT-INF 1100: Obligatorisk oppgave 1

MAT-INF 2360: Obligatorisk oppgave 3

DAFE ELFE Matematikk 1000 HIOA Obligatorisk innlevering 3 Innleveringsfrist Torsdag 26. mars 2015 Antall oppgaver:

Kap. 5 Egenverdier og egenvektorer

Universitet i Bergen. Eksamen i emnet MAT121 - Lineær algebra

Universitet i Bergen. Eksamen i emnet MAT121 - Lineær algebra

EKSAMENSOPPGAVE. to A4 ark egne notater og Rottmanns tabeller. Kontaktperson under eksamen: Professor Andrei Prasolov. Telefon:

UNIVERSITETET I OSLO

Innlevering i matematikk Obligatorisk innlevering nr. 4 Innleveringsfrist: 21. januar 2010 kl Antall oppgaver: 4.

Lineær algebra-oppsummering

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 5 Skript

UNIVERSITETET I OSLO

5.8 Iterative estimater på egenverdier

Kap. 5 Egenverdier og egenvektorer

Eksamensoppgavehefte 2. MAT1012 Matematikk 2: Mer lineær algebra

Vi skal koble diagonalisering av matriser sammen med ortogonalitet. Skal bl.a. se på

Eksamensoppgave i TMA4110/TMA4115 Calculus 3

5.6 Diskrete dynamiske systemer

Notes for MAT-INF Snorre Christiansen, 5. april 2005

STK1000 Obligatorisk oppgave 2 av 2

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamensoppgave MAT juni 2010 (med løsningsforslag)

EKSAMEN I NUMERISK LINEÆR ALGEBRA (TMA4205)

<kode> Grunnleggende matematikk for ingeniører Side 1 av 5

Utkast til løsningsforslag til eksamen i emnet MAT Lineær algebra Utan ansvar for feil og mangler Mandag 31. mai 2010, kl

Til enhver m n matrise A kan vi knytte et tall, rangen til A, som gir viktig informasjon.

MAT-INF 1100: Obligatorisk oppgave 1

6.4 Gram-Schmidt prosessen

12 Diagonalisering av matriser og operatorer (Ch. 5.1, 5.2 og 8.5)

Bruk av oppgaver og grupper i

UNIVERSITETET I OSLO

MAT-INF 1100: Obligatorisk oppgave 2

Løsningsforslag MAT102 Vår 2018

MAT-INF 1100: Obligatorisk oppgave 1

Lineære likningssystemer og matriser

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 8 Matriser. Løsningsforslag

EKSAMEN I MA1202 OG MA6202 LINEÆR ALGEBRA MED ANVENDELSER

UNIVERSITETET I OSLO

MAT1120 Plenumsregningen torsdag 26/8

MAT1120 Oppgaver til plenumsregningen torsdag 25/9

Vær OBS på at svarene på mange av oppgavene kan skrives på flere ulike måter!

Egenverdier for 2 2 matriser

Emne 10 Litt mer om matriser, noen anvendelser

Forelesning 10 Cramers regel med anvendelser

Løsningsforslag. e n. n=0. 3 n 2 2n 1. n=1

Løsningsforslag B = 1 3 A + B, AB, BA, AB BA, B 2, B 3 C + D, CD, DC, AC, CB. det(a), det(b)

TDT4105 IT Grunnkurs Høst 2016

MAT-INF 2360: Obligatorisk oppgave 2

VELKOMMEN TIL MAT-INF1100(L) Knut Mørken Rom 1033, Niels Henrik Abels hus

EKSAMENSOPPGAVE. 4 (1+3) Det er 12 deloppgaver (1abc, 2abcd, 3abc, 4ab) Andrei Prasolov

Obligatorisk oppgave 2 INF2310 Våren 2018

UNIVERSITETET I OSLO

13 Oppsummering til Ch. 5.1, 5.2 og 8.5

3.9 Teori og praksis for Minste kvadraters metode.

Løsning Eksamensrelevante oppgaver i ELE 3719 Matematikk Vektorer, matriser og lineær algebra Dato Februar Oppgave 1. (A) Vi leser av at

Obligatorisk oppgave 1 MAT1120 HØSTEN 2008

Lineær Algebra og Vektorrom. Eivind Eriksen. Høgskolen i Oslo, Avdeling for Ingeniørutdanning

FYS2140 Hjemmeeksamen Vår Ditt kandidatnummer

TMA4110 Eksamen høsten 2018 EKSEMPEL 1 Løsning Side 1 av 8. Løsningsforslag. Vi setter opp totalmatrisen og gausseliminerer: x 1 7x 4 = 0

MAT-1004 Vårsemester 2017 Prøveeksamen

Obligatorisk oppgave 1 MAT1120 HØSTEN 2014

EKSAMEN. Dato: 9. mai 2016 Eksamenstid: 09:00 13:00

Kap. 7 Symmetriske matriser og kvadratiske former

Fag ITD Bildebehandling og mønstergjenkjenning. mandag 28. oktober til fredag 15. november 2013

7.1 forts. Schur triangularisering og spektralteoremet

MA1201 Lineær algebra og geometri Løsningsforslag for eksamen gitt 3. desember 2007

MA1201/MA6201 Høsten 2016

TMA Kræsjkurs i Matlab. Oppgavesett 1/3

A 2 = PDP 1 PDP 1 = PD 2 P 1. og ved induksjon får vi. A k = PD k P 1. Kommentarer:

1 Oppgave 1 Skriveoppgave Manuell poengsum. 2 Oppgave 2 Code editor Manuell poengsum. 3 Oppgave 3 Skriveoppgave Manuell poengsum

MAT UiO. 10. mai Våren 2010 MAT 1012

Matriser En matrise er en rektangulær oppstilling av tall og betegnes med en stor bokstav, f.eks. A, B, C,.. Eksempler:

MAT1120 Notat 2 Tillegg til avsnitt 5.4

7 Egenverdier og egenvektorer TMA4110 høsten 2018

UNIVERSITETET I OSLO

Oppgaver til seksjon med fasit

MAT1120 Notat 2 Tillegg til avsnitt 5.4

VELKOMMEN TIL MAT-INF1100(L) Knut Mørken Rom 1033, Niels Henrik Abels hus

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG

Høst Øving 5. 1 Teori. 2 Månedskalender. Norges teknisknaturvitenskapelige universitet Institutt for datateknikk og informasjonsvitenskap

EKSAMEN. Objektorientert programmering

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2016

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG

Transkript:

MAT 1120: Obligatorisk oppgave 2, H-09 Innlevering: Senest fredag 30 oktober, 2009, kl1430, på Ekspedisjonskontoret til Matematisk institutt (7 etasje NHA) Du kan skrive for hånd eller med datamaskin, men besvarelsen skal uansett leveres på papir Erfaringsmessig blir det lange køer både ved skriverne og utenfor ekspedisjonskontoret rett før innleveringsfristen, så det er smart å levere tidligere Obligen skal leveres med en egen forside som du nner på http://wwwuiono/studier/emner/matnat/math/mat1100/h07/obligerxml (det vil også være papirkopier av forsiden tilgjengelig ved innlevering) På samme side nner du regelverket for obliger ved Matematisk institutt Husk spesielt å søke om utsettelse til studieinfo@mathuiono før innleveringsfristen dersom du blir syk! Instruksjoner: Oppgaven er obligatorisk, og studenter som ikke får besvarelsen godkjent, vil ikke få adgang til avsluttende eksamen For å få besvarelsen godkjent, må man ha minst 60% score (vekten til hver oppgave står på), og det vil bli lagt vekt på at man har en klar og ryddig besvarelse med gode begrunnelser Alle svar skal begrunnes Du kan få poeng på en oppgave selv om du ikke er kommet frem til et svar, og det er derfor viktig at du leverer inn alt det du har kommet frem til Studenter som ikke får sin opprinnelige besvarelse godkjent, men som gjennom besvarelsen viser at de har gjort et reelt forsøk på å løse oppgavene, vil få én mulighet til å levere en revidert besvarelse Det er lov å samarbeide og å bruke alle slags hjelpemidler Den innleverte besvarelsen (tekst og programmer) skal imidlertid være skrevet av deg og gjenspeile din forståelse av stoet Er vi i tvil om at du virkelig har forstått det du har levert inn, kan vi be deg om en muntlig redegjørelse 1

Obligatorisk oppgave i MAT1120 - Jacobis metode Øyvind Ryan (oyvindry@iuiono) 10 oktober 2009 Egenverdiproblemer er svært viktige og fremkommer i de utroligste sammenhenger Imidlertid innehar de este ingen analytiske løsninger og man må derfor ta i bruk numeriske metoder Til nå har vi brukt MATLAB-funksjonen eig() eller PYTHON-funksjonen linalgeig() når vi skal løse slike likninger numerisk, og de har nok for mange fremstått som mystiske svarte bokser I denne obligatoriske oppgaven skal du programmere din egen funksjon (i MATLAB eller PYTHON) som nner egenverdier numerisk ved bruk av av en mye brukt metode som kalles Jacobis metode I Jacobis metode transformeres matrisen ere ganger ved såkalte similaritetstransformasjoner (Seksjon 52 i læreboka) Med andre ord, vi lager inverterbare matriser P 1, P 2,, og regner suksessivt ut Oppgave 1 A 1 = A A 2 = P1 1 A 1 P 1 A 3 = P2 1 A 2 P 2 A k+1 = P 1 k A kp k Vis at matrisene A 1, A 2, A 3, alle har de samme egenverdiene Skriv opp et uttrykk for egenvektorene til A k+1, ved hjelp av egenvektorene til A k, og bruk dette til å skrive opp et uttrykk for egenvektorene til A k ved hjelp av matrisene P 1,, P k 1, og egenvektorene til A 1 = A Idéen i Jacobis metode er å lage similaritetstransformasjonene slik at matrisen A k blir mer og mer diagonal Da vil nemlig det som står igjen på diagonalen være gode estimater på egenverdiene, på grunn av Oppgave 1, og siden egenverdiene står på diagonalen i en diagonalmatrise Matrisene P k vil ha følgende 2

form: P k = 1 0 0 0 0 1 cos θ sin θ sin θ cos θ 0 0 0 1, (1) der (P k ) rr = (P k ) ss = cos θ, (P k ) rs = (P k ) sr = sin θ, (P k ) ii = 1 (for i r, s) og 0 ellers Vi minner om at en kvadratisk matrise P kalles ortogonal hvis den er inverterbar, og P 1 = P T (Seksjon 62 i læreboka) Oppgave 2 Vis at matrisene P k denert ved (1) er ortogonale, slik at 1 0 0 0 0 1 (P k ) 1 = (P k ) T = cos θ sin θ sin θ cos θ 0 0 0 1 Oppgave 3 Hvorfor kalles ofte P k for en rotasjonsmatrise? Oppgave 4 function P=transmatr(r,s,theta,n) som tar posisjonen (r, s), vinkelen θ, og dimensjonen n som argumenter, og returnerer matrisen (1) Vinkelen θ i (1) skal for hver k velges slik at A k+1 = P 1 k A kp k blir mer diagonal enn A k Algoritmen for Jacobis metode består i at vi etter hver transformasjon A k+1 = P 1 k A kp k regner ut n A F = A 2 ij, (2) i j 3

og dersom denne verdien er mindre enn en bestemt toleranse, betraktes den resulterende matrisen som diagonal nok Du skal nå gjennom ere delsteg programmere en funksjon som utfører Jacobis metode Oppgave 5 function fbo=frobnormoff(a) som tar en reell n n-matrise A som parameter og returnerer A F Oppgave 6 function [r,s]=offabsmaks(a) som tar en reell n n-matrise som parameter og returnerer posisjonen (r, s) til det elementet utenfor diagonalen med størst absoluttverdi Oppgave 7 Sett B = P T AP, der P er rotasjonsmatrisen med vinkel θ og posisjon r og s Vis at B er symmetrisk når A er det, og at vi da også har at Oppgave 8 B rs = B sr = sin θ cos θ(a rr A ss ) + (cos 2 θ sin 2 θ)a rs (3) Ved å regne ut B ij som over, for alle andre i og j, kan det vises at (A ij ) 2 = (B ij ) 2 i j (i, j) (r, s) (i, j) (s, r) i j (i, j) (r, s) (i, j) (s, r) (de ekstra interesserte kan forsøke å vise dette Det er ikke vanskelig, men krever en del regning og forenklinger som vi dropper her) Forklar ut fra dette at, når A er symmetrisk, så vil r, s, θ gi en B med minst mulig B F når 1 r, s er valgt slik at A rs blir størst mulig, 2 Oppgave 9 Vis at hvis θ løser (4) så vil sin θ cos θ(a rr A ss ) + (cos 2 θ sin 2 θ)a rs = 0 (4) tan(2θ) = 2A rs A ss A rr (5) 4

Oppgave 10 Du skal nå studere følgende kode function [P,D]=jacobi(A) toleranse=10^(-4); n=size(a,1); P=eye(n); while frobnormoff(a)>toleranse [r,s]=offabsmaks(a); theta=atan( 2*A(r,s)/(A(s,s)-A(r,r)) )/2; Ptheta=transmatr(r,s,theta,n); A=inv(Ptheta)*A*Ptheta; P=P*Ptheta; end D=A; Forklar hver del av denne koden, og hvilke deloppgaver over som blir brukt Hva vil koden returnere? 5