EQUAÇÕES LINEARES E DECOMPOSIÇÃO DOS VALORES SINGULARES (SVD)

Documentos relacionados
1.6- MÉTODOS ITERATIVOS DE SOLUÇÃO DE SISTEMAS LINEARES PRÉ-REQUISITOS PARA MÉTODOS ITERATIVOS

Conceitos fundamentais. Prof. Emerson Passos

Otimização Linear curso 1. Maristela Santos (algumas aulas: Marcos Arenales) Solução Gráfica

TP062-Métodos Numéricos para Engenharia de Produção Sistemas Lineares Métodos Iterativos

Métodos Numéricos Sistemas Lineares Métodos Iterativos. Professor Volmir Eugênio Wilhelm Professora Mariana Kleina

Em muitas situações duas ou mais variáveis estão relacionadas e surge então a necessidade de determinar a natureza deste relacionamento.

3.1 Introdução Forma Algébrica de S n Forma Matricial de Sn Matriz Aumentada ou Matriz Completa do Sistema

Método de Eliminação de Gauss

Método de Gauss- Seidel

Métodos Numéricos Ajuste de Curva pelo Método dos Quadrados Mínimos-MQM. Professor Volmir Eugênio Wilhelm Professora Mariana Kleina

CAP. IV INTERPOLAÇÃO POLINOMIAL

1- Resolução de Sistemas Lineares.

TP062-Métodos Numéricos para Engenharia de Produção Ajuste de Curva pelo Método dos Quadrados Mínimos-MQM

Métodos Computacionais em Engenharia DCA0304 Capítulo 3

Sequências Teoria e exercícios

AUTOVALORES E AUTOVETORES

CAP. 5 DETERMINANTES 5.1 DEFINIÇÕES DETERMINANTE DE ORDEM 2 EXEMPLO DETERMINANTE DE ORDEM 3

CAP. IV INTERPOLAÇÃO POLINOMIAL

... Capítulo III - Resolução de Sistemas. Vamos estudar métodos numéricos para: - resolver sistemas lineares

FÍSICA MODERNA I AULA 15

ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

INTERPOLAÇÃO. Introdução

Econometria ANÁLISE DE REGRESSÃO MÚLTIPLA

Módulo de Matrizes e Sistemas Lineares. Operações com Matrizes

AJUSTE DE CURVAS. Métodos Numéricos Computacionais Prof a. Adriana Cherri Prof a. Andréa Vianna Prof. Antonio Balbo Prof a Edméa Baptista

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Fatorial [ ] = A. Exercícios Resolvidos. Exercícios Resolvidos ( ) ( ) ( ) ( )! ( ).

CAP. IV INTERPOLAÇÃO POLINOMIAL

Aula 11. Regressão Linear Múltipla.

Vitamina A Vitamina B Vitamina C Alimento Alimento Alimento

Capítulo III - Resolução de Sistemas. Como sabemos os sistemas podem ser classificados em possíveis. (determinados ou indeterminados) e impossíveis.

2. Utilização de retângulos para aproximar a área de uma região. 2. Utilização de retângulos para aproximar a área de uma região

MÉTODOS GRÁFICOS 1. INTRODUÇÃO:

integração são difíceis de serem realizadas. Por exemplo, como calcular

Complexidade de Algoritmos

Redes elétricas Circuitos que contém resistências e geradores de energia podem ser analisados usando sistemas de equações lineares;

Revisão de Álgebra Matricial

Matrizes e Sistemas de equações lineares. D.I.C. Mendes 1

Apêndice A - Ajuste de funções a um conjunto de pontos experimentais

Máximos, Mínimos e Pontos de Sela de funções f ( x,

A Integral Definida. A definição da integral definida utiliza a soma de muitos termos. Assim, para expressar tais

CAPÍTULO 2 AJUSTAMENTO DE OBSERVAÇÕES

SISTEMAS DE TEMPO DISCRETO DESCRITO POR EQUAÇÕES A DIFERENÇA

Universidade Federal de Alfenas

SISTEMAS DE TEMPO DISCRETO DESCRITO POR EQUAÇÕES A DIFERENÇA

CONSIDERAÇÕES SOBRE A OBTENÇÃO DE VETORES DE PRIORIDADES NO AHP

CONSIDERAÇÕES SOBRE A OBTENÇÃO DE VETORES DE PRIORIDADES NO AHP

Neste capítulo usaremos polinômios interpoladores de primeiro e segundo grau, que substituirão uma função de difícil solução por um polinômio.

Universidade Federal da Bahia UFBA. Adriano Pedreira Cattai

FICHA de AVALIAÇÃO de MATEMÁTICA A 11.º Ano de escolaridade Versão.4

Equações diferenciais ordinárias Euler e etc. Equações diferenciais ordinárias. c v m. dv dt

UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS - CCE DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA

Espaços Vectoriais. Sérgio Reis Cunha. Outubro de Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Quando o polinômio divisor é da forma x + a, devemos substituir no polinômio P(x), x por a, visto que: x + a = x ( a).

M M N. Logo: MN = DC = DP + PC DC = AB + AB DC = 2 AB S ABCD = (AB + DC). = (AB + 2 AB). = 3 AB S M N CD = Assim temos que: M'N'CD h

AULAS 7 A 9 MÉDIAS LOGARITMO. Para n números reais positivos dados a 1, a 2,..., a n, temos as seguintes definições:

FICHA de AVALIAÇÃO de MATEMÁTICA A 11.º Ano de escolaridade Versão.1

Z = {, 3, 2, 1,0,1,2,3, }

BINÔMIO DE NEWTON E TRIÂNGULO DE PASCAL

1- SOLUÇÃO DE SISTEMAS LINEARES E INVERSÃO DE MATRIZES

NOTAS DE AULA DA DISCIPLINA CE076. Vetor: Escalar: a, b, c,... [ tal que a ij = 0 para todo i j.

FICHA de AVALIAÇÃO de MATEMÁTICA A 11.º Ano de escolaridade Versão 2

ALGEBRA LINEAR AUTOVALORES E AUTOVETORES. Prof. Ademilson

Universidade Federal Fluminense ICEx Volta Redonda Métodos Quantitativos Aplicados I Professora: Marina Sequeiros

k 0 4 n NOTAS DE AULA A Integral Definida

6.2 Sabendo que as matrizes do exercício precedente representam transformações lineares 2 2

Matemática C Extensivo V. 6

étodos uméricos SISTEMAS DE EQUAÇÕES LINEARES Prof. Erivelton Geraldo Nepomuceno PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA

Proposta de resolução do Exame Nacional de Matemática A 2017 (1 ạ fase) GRUPO I (Versão 1)

Aula de Medidas Dinâmicas I.B De Paula

SOLUÇÃO DE SISTEMAS DE EQUAÇÕES LINEARES

Resolução Numérica de Sistemas Lineares Parte II

ALGUMAS CONSIDERAÇÕES TEORICAS 1. Sistema de equações Lineares

SISTEMAS LINEARES. Cristianeguedes.pro.br/cefet

FICHA de AVALIAÇÃO de MATEMÁTICA A 11.º Ano de escolaridade Versão 1

PROGRAD / COSEAC ENGENHARIAS MECÂNICA E PRODUÇÃO VOLTA REDONDA - GABARITO

QUESTÕES DE 01 A 09. Assinale as proposições verdadeiras, some os valores obtidos e marque os resultados na Folha de Respostas.

Universidade Salvador UNIFACS Cursos de Engenharia Métodos Matemáticos Aplicados / Cálculo Avançado / Cálculo IV Profa: Ilka Rebouças Freire

f sendo as funções suaves das covariáveis,

PESQUISA OPERACIONAL Dualidade. Professor Volmir Wilhelm Professora Mariana Kleina

Á R E A, S O M A D E R I E M A N N E A I N T E G R A L D E F I N I D A

CODIFICAÇÃO DE CANAL PARA SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO DIGITAL

Formas Quadráticas. FUNÇÕES QUADRÁTICAS: denominação de uma função especial, definida genericamente por: 1 2 n ij i j i,j 1.

o quociente C representa a quantidade de A por unidade de B. Exemplo Se um objecto custar 2, então 10 objectos custam 20. Neste caso temos 20 :10 2.

DESIGUALDADES Onofre Campos

MNE 707 Análise Numérica. Notas de Aula Prof. Volmir Eugenio Wilhelm Curitiba, Pr

Capítulo II ESPAÇOS VECTORIAIS

CÁLCULO DA INCERTEZA DE MEDIÇÃO NA CALIBRAÇÃO DE MEDIDAS MATERIALIZADAS DE VOLUME PELO MÉTODO GRAVIMÉTRICO

Cap 6. Substituição de Equipamentos

EQUAÇÕES E INEQUAÇÕES POLINOMIAIS

1. (6,0 val.) Determine uma primitiva de cada uma das seguintes funções. (considere a mudança de variável u = tan 2

FUNÇÃO EXPONENCIAL. P potência. Se na potência a n a e n Q, temos: 1- Um número, não-nulo elevado a 0 (zero) é igual a 1 (um).

As funções exponencial e logarítmica

VA L O R M É D I O D E U M A F U N Ç Ã O. Prof. Benito Frazão Pires

Considere uma função contínua arbitrária f(x) definida em um intervalo fechado [a, b].

Então, det(a) = 1x3 1x2 = 3 2 = 1. Determinante de uma matriz 3 x 3 Regra de Sarrus (Pierre Frédéric Sarrus) Definimos det(a) =

Análise de Variância

SISTEMAS LINEARES. Sendo x e y, respectivamente, o número de pontos que cada jogador marcou, temos uma equação com duas incógnitas:

7 Solução aproximada Exemplo de solução aproximada. k critérios que o avaliador leva em consideração.

CÁLCULO I. Exibir o cálculo de algumas integrais utilizando a denição.

EAE Modelo de Insumo-Produto

Transcrição:

EQUAÇÕES LINEARES E DECOMPOSIÇÃO DOS VALORES SINGULARES (SVD) 1 Equções Leres Em otção mtrcl um sstem de equções leres pode ser represetdo como 11 21 1 12 22 2 1 x1 b1 2 x2 b2. x b ou A.X = b (1) Pr solução, város csos são cosderdos: Cso (): b 0 e 0 Nesse cso A -1 exste e A -1. A. X = A -1.b ==> X = A -1.b e há um úc solução pr (1) Cso (b): b = 0 e 0 A -1 exste e A.X = 0 ==> A -1.A.X = A -1. 0 ==> X = 0 e há pes solução trvl X = 0.

Cso (c): b 0 e = 0 A -1 ão exste. ==> ou há fts soluções ou ão há solução Ex: 3.x 2.y 2 3 3.x 2.y 6 3 2 x 2. ão há solução 2 y 6 (cosstete) 3.x 2.y 2 3 6.x 4.y 4 6 2 x 2. 4 y 4 fts soluções (eqs. lermete depedetes) 3 x = y 1 pr ftos vlores de 2 Cso (d): b = 0 e = 0 Há fts soluções.x b.y 0.x.b.y 0 A 0 x y b ==> Um sstem homogêeo (A.X = 0) tem solução ão-trvl se e somete se = 0. (vej cso b) 2 Autovlores e Autovetores de um Mtrz Qudrd A Procurr um solução ão-trvl pr Os vlores de ==> utovlores. As soluções de X ==> utovetores A.X =.X (2)

A eq. (2) pode ser escrt form (.I A).X 0 (3) pr que solução sej ão-trvl det(.i A) 0 Esse resultdo produz equção crcterístc 1 2 c( ) c 1. c2 c1 c0 0 o que produz soluções pr. Os vlores podem ser ão ecessrmete dsttos, res ou complexos, em que = 1, 2,...,. Correspodedo cd, há um solução ão-ul x = e, e e é chmdo o utovetor de A correspodedo o utovlor. Em gerl -1 Se x = e stsfz (3), etão qulquer.e de e stsfz (3). 3 Propreddes Útes de Autovlores Propredde 1: A som dos utovlores de A é 1 trço de A 1 Propredde 2: O produto dos utovlores d A é 1 det A Propredde 3: Os utovlores de A -1 (se exstr) são

Propredde 4: Os utovlores d trspost de A, A são Propredde 5: Se é um esclr, os utovlores de.a são. 1,. 2,...,. Propredde 6: Se é um esclr e I um mtrz detdde x, etão os utovlores de A +.I são respectvmete Propredde 7: Se é um tero postvo, etão s utovlores de A são

Decomposção dos Vlores Sgulres (SVD) rês mporttes plcções d SVD: 1) resolver sstems de equções leres ão-homogêeos; 2) resolver sstems de equções leres homogêeos com defcêcs de posto; 3) grtr que os elemetos de um mtrz estmd umercmete stsfçm certs restrções (ex: ortogoldde). Defção: Qulquer mtrz A m x pode ser escrt como o produto de 3 mtrzes: A = U.D.V, (1) em que s colus d mtrz U m x são vetores utáros mutumete ortogos, ssm como tmbém o são s colus d mtrz V x. A mtrz D x é dgol, seus elemetos dgos,, chmdos vlores sgulres, são ts que 0. 1 2 Propreddes d SVD Propredde 1: os vlores sgulres oferecem mporttes formções sobre sgulrdde de um mtrz qudrd. Um mtrz qudrd, A, é ão-sgulr, se e somete se todos os seus vlores sgulres são dferetes de zero. Ms mportte, os vlores sgulres tmbém dzem o quto um mtrz A está próxm de ser sgulr: rzão C 1 (2) chmd úmero de codcometo, mede o gru de sgulrdde de A. Qudo C é muto grde (1/C comprável à precsão d máqu), mtrz A é ml-codcod, e pode ser cosderd sgulr. Propredde 2: Se A é um mtrz retgulr, o úmero de ão ulos se gul o posto de A. Portto, dd um tolerâc fx ( 10-6 ), o úmero de vlores sgulres > forecem o posto efetvo d mtrz A.

Propredde 3: Se A é um mtrz qudrd, ão-sgulr, su vers pode ser escrt como A -1 = V.D -1.U (3) Sej A sgulr ou ão, pseudo-vers 1 de A, A +, pode ser escrt como A + = V.D o -1.U (4) com D o -1 gul D -1 pr todos os vlores sgulres ão-ulos, e zero em outro cso. Se A é ão-sgulr, etão D o -1 = D -1 e A + = A -1. Propredde 4: As colus de U correspodetes os vlores sgulres ão-ulos vrrem mgem de A, s colus de V correspodetes os vlores sgulres ulos são o espço ulo 2 de A. Propredde 5: Os qudrdos dos vlores sgulres ão-ulos são os utovlores ãoulos de mbs s mtrzes (A.A) x e (A.A ) m x m. As colus de U são utovetores de A.A, s colus de V utovetores de A.A. Além dsso, A.u. v e A.v.u, ode u e v são s colus de U e V correspodetes. Propredde 6: Um possível medd de dstâc etre mtrzes se utlz d Norm de Frobeus. Ess orm de um mtrz A é smplesmete som dos qudrdos dos elemetos,j de A, ou substtudo (5) em (1) 2 A F, j (5), j A F 2 1 A pseudo-vers de um mtrz A R m é um mtrz A + R m tl que A=A.A +.A, A + =A +.A.A +, A + = (A.A) +.A = A.(A.A ) + e A + =A -1 se A for qudrd e ão-sgulr. 2 O espço ulo de A cosste de tods s soluções pr Ax = 0.

Mímos Qudrdos Cosdere um sstem com m equções leres A.x b, (6) em que x é o vetor de cógts -dmesol. A mtrz A m x cotém os coefcetes ds equções, e b é o vetor m-dmesol dos ddos. Se os compoetes de b ão forem todos ulos, solução pode ser ecotrd multplcdo-se mbos os ldos d eq. (6) por A, produzdo A.A.x A b (7) Segue que solução é dd por 1 x (A.A).A.b (8) Est é cohecd solução o setdo dos mímos qudrdos 2 ( A.x b A.x b. A.x b mímo ). No cso de ms equções do que cógts 1 (A.A) cocde com pseudo-vers (A.A), desde que propredde 1 sej stsfet (úmero de codcometo de A.A ão muto grde). Sstems Homogêeos Resolver o sstem homogêeo de m equções leres em cógts A.x = 0 com m 1 e posto (A) = 1 (det(a) tem de ser ulo)

A solução, em fução de um ftor de escl, pode ser chd trvés d SVD. A solução é smplesmete proporcol o utovetor correspodete o úco utovlor ulo de A A. Isto pode ser provdo bxo: A orm d solução de um sstem homogêeo é rbtrár (fts soluções). Fzedo-se solução com orm utár, o setdo dos mímos qudrdos, deve-se mmzr A.x (A.x).A.x x.a.a.x, 2 submetd à restrção x.x 1 Usdo multplcdor de Lgrge (método de otmzção), sto é equvlete mmzr o Lgrgeo (x) x.a.a.x.(x.x 1) Iguldo dervd de zero, ( d ) dx A.A.x..x 0 o que mostr que é utovlor de A.A, e solução é A.A.e com. e, tem-se 0 x e. rocdo x com e e (e ) e..e.(e.e 1), ou sej, o mímo é tgdo em = 0, o meor utovlor de A.A. Etretto pode-se obter mesm solução ds propreddes 4 e 5 como: colu de V correspodete o úco vlor sgulr ulo de A.