Metodo de la bisección

Metodo de la bisección

1. Método de la bisección Clase 3

2. Método de la bisección El método de la bisección es muy similar al de la posición falsa, aunque algo mas simple. Como en el de la posición falsa, en este método también se requieren dos valores iniciales para ambos lados de la raíz, y que sus valores funcionales correspondientes sean de signos opuestos.

3. Método de la bisección En este caso, el valor de se obtiene como el punto medio entre Dependiendo de la función que se tenga en particular, el método de la bisección puede converger ligeramente mas rápido o mas lento que el método de la posición falsa. Su gran ventaja sobre el de posición falsa es que proporcionan el tamaño exacto del intervalo en cada iteración (en ausencia en errores de redondeo).  

4. Método de la bisección Para aclarar esto, nótese que en este método, después de cada iteración, el tamaño del intervalo se reduce a la mitad, después de n iteraciones, el intervalo original se habrá reducido veces . Por lo anterior, si el intervalo original es del tamaño y el criterio de convergencia aplicado al valor absoluto de la diferencia de dos consecutivas es , entonces se requerirán iteraciones, donde se calcula con la igualdad de la expresión:  

5. Método de la bisección De donde Por esto se dice que se puede saber de antemano cuantas iteraciones se requieren.  

6. Convergencia del método de la bisección Algoritmo del método de la bisección Calcular una raíz real de la ecuación con precisión . es continua en un intervalo tal que tienen signos diferentes. 1. Defina , el intervalo inicial y la precisión requerida 2. Calcule el punto central del intervalo:  

7. Convergencia del método de la bisección Si es la raíz y termine. Si la raíz se encuentra en el intervalo , sustituya Si la raíz se encuentra en el intervalo sustituya Repita los pasos 2, 3, 4 y 5 hasta que la longitud del intervalo sea menor que .  

8. Convergencia del método de la bisección El ultimo valor calculado estará al menos a una distancia de la raíz.  

9. Ejemplo del Método de la bisección Utilice el método de la bisección para obtener una raíz del polinomio  

10. solución Primero graficamos en Matlab para verificar donde existen los cambios de signo y establecer nuestro intervalo de análisis

11. solución La función MATLAB fzero La función fzero puede encontrar la raíz de una ecuación trascendente . Su sintaxis es fzero (funcion,x0 ) Donde función es el nombre de la función cuyas raíces queremos determinar y es el intervalo donde la función cambia de signo, es decir, el signo de es distinto al signo de . puede ser también un valor cercano a la raíz es decir, una primera aproximación. Podemos definir una función anónima y guardarla en el manejador func . Le pasamos la función anónima func a fzero .  

12. solución Paso 1 Introducimos lo siguiente en la ventana de comando de Matlab func =@(x) x^3 + 2*x^2 + 10*x -20 ; ezplot ( func ,[0,4])

13. solución

14. solución Lo que da el siguiente resultado Podemos observar que entre el intervalo existe un cambio de signo en  

15. solución Con los valores iniciales obtenidos en el Matlab establecemos el intervalo de análisis  

16. solución Con los valores iniciales obtenidos en el Matlab establecemos el intervalo de análisis  

17. solución Si , el numero de iteraciones será Ó bien  

18. solución Primera iteración  

19. solución Como se reemplaza el valor de con el de , con lo cual queda un nuevo intervalo . Entonces:  

20. solución Segunda iteración Se reemplaza el valor de con el valor de la nueva  

21. solución Como ahora se reemplaza el valor de con el valor de la nueva ; de esta manera queda como intervalo  

22. solución Tercera iteración Se reemplaza el valor de con el valor de la nueva  

23. solución Como ahora se reemplaza el valor de con el valor de la nueva ; de esta manera queda como intervalo  

24. solución Cuarta iteración Se reemplaza el valor de con el valor de la nueva  

25. solución Como ahora se reemplaza el valor de con el valor de la nueva ; de esta manera queda como intervalo  

26. solución La tabla muestra los cálculos llevados a cabo 13 veces, a fin de hacer ciertas observaciones.

27. solución Raíz Error absoluto 1,00000 2,00000 1 1,00000 2,00000 1,50000 2,87500 2 1,00000 1,50000 1,25000 0,25000 2,42188 3 1,25000 1,50000 1,37500 0,12500 0,13086 4 1,25000 1,37500 1,31250 0,06250 1,16870 5 1,31250 1,37500 1,34375 0,03125 0,52481 6 1,34375 1,37500 1,35938 0,01563 0,19846 7 1,35938 1,37500 1,36719 0,00781 0,03417 8 1,36719 1,37500 1,37109 0,00391 0,04825 9 1,36719 1,37109 1,36914 0,00195 0,00702 10 1,36719 1,36914 1,36816 0,00098 0,01358 11 1,36816 1,36914 1,36865 0,00049 0,00329 12 1,36865 1,36914 1,36890 0,00025 0,00186 13 1,36865 1,36890 1,36877 0,00013 0,00071 1,00000 2,00000 1 1,00000 2,00000 1,50000 2,87500 2 1,00000 1,50000 1,25000 0,25000 2,42188 3 1,25000 1,50000 1,37500 0,12500 0,13086 4 1,25000 1,37500 1,31250 0,06250 1,16870 5 1,31250 1,37500 1,34375 0,03125 0,52481 6 1,34375 1,37500 1,35938 0,01563 0,19846 7 1,35938 1,37500 1,36719 0,00781 0,03417 8 1,36719 1,37500 1,37109 0,00391 0,04825 9 1,36719 1,37109 1,36914 0,00195 0,00702 10 1,36719 1,36914 1,36816 0,00098 0,01358 11 1,36816 1,36914 1,36865 0,00049 0,00329 12 1,36865 1,36914 1,36890 0,00025 0,00186 13 1,36865 1,36890 1,36877 0,00013 0,00071

28. solución Utilizamos el Matlab para comprobar nuestro calculo

29. solución Primero definimos la función en la ventana de comando escribimos lo siguiente