Subido por Gerald Vera Guerrero

Proyecto Integrador 2do semestre

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UNIVERSIDAD TÉCNICA ESTATAL DE QUEVEDO
FACULTAD CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
INGENIERÍA TELEMÁTICA
PROYECTO INTEGRADOR
TEMA DE PROYECTO:
APLICACIÓN DE CONSOLA PARA ENCONTRAR LA RAÍZ DE UNA
ECUACION NO LINEAL MEDIANTE EL MÉTODO DE BISECCIÓN Y EL
METODO DE NEWTON RAPHSON
GRUPO: 7
AUTORES:
ARIAS CHEVEZ NELSON GERMAN
AVILES ARCOS ADRIAN ALEXIS
VERA GUERRERO ANGEL ALFREDO
ZAMBRANO DUEÑAS ZULLY KAROLAY
ZEAS MORÁN CARLOS LEOPOLDO
DOCENTE:
ING. MARJORI TORRES
QUEVEDO – LOS RÍOS – ECUADOR
2018 – 2019
2
Contenido
INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................................... 3
CAPÍTULO1 .............................................................................................................................................. 4
1.
PROBLEMATIZACIÓN ....................................................................................................................... 5
1.1.
2.
3.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .......................................................................................... 5
1.1.1.
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA .......................................................................................... 6
1.1.2.
SISTEMATIZACIÓN DEL PROBLEMA ..................................................................................... 6
OBJETIVOS ....................................................................................................................................... 7
2.1.
OBJETIVO GENERAL ................................................................................................................. 7
2.2.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................................................................... 7
JUSTIFICACIÓN................................................................................................................................. 8
CAPÍTULO2 .............................................................................................................................................. 9
4.
MARCO TEÓRICO ........................................................................................................................... 10
4.1.
Sistema De Ecuaciones No Lineales ...................................................................................... 10
4.2.
Método De Bisección............................................................................................................. 10
4.2.1.
Características Del Método De Bisección ...................................................................... 11
4.2.2.
Algoritmo De Bisección ................................................................................................. 12
4.2.3.
Minimización de las evaluaciones de una función ........................................................ 12
4.3.
Método De Newton Raphson ................................................................................................ 13
4.3.1.
Algoritmo para el método de Newton-Raphson ........................................................... 16
4.3.2.
Esquema Del Método De Newton Raphson .................................................................. 17
4.4.
Comparación De Los Métodos. ............................................................................................. 19
4.4.1.
Ventajas Del Método de Bisección. ............................................................................... 19
4.4.2.
Desventajas Del Método de Bisección. ......................................................................... 19
4.4.3.
Ventajas del método de Newton-Raphson. .................................................................. 19
4.4.4.
Desventajas del método de Newton-Raphson .............................................................. 20
4.4.5.
Conclusión De La Comparación De Los Métodos. ......................................................... 20
Bibliografía............................................................................................................................................. 21
3
INTRODUCCIÓN
El motivo del trabajo realizado es poder dar a conocer uno de los métodos más sencillos y de
fácil intuición para la solución de problemas de funciones, el cual viene siendo el método de
bisección que trabaja con iteraciones representado en una aplicación de consola para el desarrollo
practico en C# que es un lenguaje de programación orientado a objetos y el conocimiento de los
resultados más aproximados que se pueda tener en una función, ya que se tiene conocimiento de
que estos no son exactos.
Se notarán múltiples ejemplos que incluirán imágenes representando el procedimiento a través
de un manual de usuario de la aplicación para mayor entendimiento del método de bisección ya
que se aplican funciones algebraicas o transcendentes y proporciona únicamente raíces reales; al
ser un método cerrado requiere un intervalo en el cual está atrapado una raíz. Este método tiene
su origen en un popular algoritmo de búsqueda de datos en arreglos vectoriales denominada
búsqueda binaria el cual es una búsqueda que encuentra la posición de un valor en un array
(formación) ordenado.
Bisección al ser un método robusto, resulta lento en su proceso por lo oneroso de los cálculos
que debe realizarse, sin embargo se garantiza la máxima aproximación entre las funciones ya
que así existan más de una raíz en el intervalo el método seguirá siendo convergente pero no
resulta tan fácil de caracterizar por eso al crear la aplicación de consola proporcionaremos una
mayor facilidad para los estudiantes de Ingeniería en Telemática del Segundo Semestre en la
U.T.E.Q en el momento de la resolución de este tipo de intervalos.
4
CAPÍTULO
1
5
1. PROBLEMATIZACIÓN
1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Para realizar una tarea en la que se debe pretender resolver un problema aplicando un “algoritmo
estándar”, los estudiantes necesitan entender que algoritmos aplican y utilizar el procedimiento
o conjunto de procedimientos para su resolución. En contraste, una tarea de resolución de
funciones puede no requerir la ejecución de un procedimiento conocido, sino una que se puede
llegar a entender para facilitar el aprendizaje del estudiante.
Se puede decir que la solución de ecuaciones es uno de los problemas más básicos en un cálculo
científico, pero en muchas ocasiones ingenieros y estudiantes se enfrentan a problemas que
implican la resolución de modelos matemáticos no lineales ya sean en ecuaciones o problemas
de optimización, todos ellos implican tener conocimientos sobre métodos numéricos para
resolverlos y no solo eso, dependiendo del tipo de problema pueden resultar unos métodos más
difíciles que otros.
En este caso en particular nuestro problema son los métodos iterativos en la resolución de
ecuaciones no lineales de una variable ya que no tienen una solución exacta y que son base de
los sistemas numéricos.
Existen diferentes métodos para la resolución de este tipo de problemas, muchos de estos
métodos les pueden resultar difíciles de entender a los estudiantes por la manera en que
comúnmente son descritos.
6
1.1.1.
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿De qué manera se puede dinamizar el aprendizaje de ecuaciones no lineales mediante el
método de bisección y el método de Newton Raphson?
1.1.2.
SISTEMATIZACIÓN DEL PROBLEMA
 ¿Cómo funciona el método de bisección y el método de Newton Raphson?
 ¿Cuáles son los beneficios al utilizar el método de bisección y el de Newton Raphson?
 ¿Cuál de los dos métodos es el más eficiente a la hora de resolver ecuaciones no lineales?
7
2. OBJETIVOS
2.1.
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar una aplicación de consola que nos permita obtener la raíz de una ecuación no
lineal mediante el método de bisección y el método de Newton Raphson.
2.2.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
 Conocer los métodos a utilizar para la posterior implementación en un lenguaje de
programación.
 Analizar las ventajas y desventajas de uso del método de bisección y el método de Newton
Raphson.
 Realizar una comparación entre el método de bisección y el método de Newton Raphson.
8
3. JUSTIFICACIÓN
Mejorar el entendimiento de diversas áreas es esencial para que los estudiantes tengan un mayor
enfoque y expectativa sobre la materia que va a desarrollar a lo largo de su carrera, así de alguna
manera poder tener más motivación sobre lo que se quiere alcanzar.
Se escogieron estos métodos por no solo ser los más utilizados a la hora de resolver ecuaciones
no lineales, sino también porque destacan gracias a su importante propiedad de siempre
converger en una solución en el caso del método de bisección, esto puede ser negativo y positivo
ya que pueden converger muy lenta e inadvertidamente aproximaciones intermedias.
Fundamentalmente se quiere lograr que los estudiantes de la carrera de Ingeniaría en Telemática
en base a estos métodos puedan facilitar el análisis de error de las funciones y tener una máxima
aproximación de los valores de manera sencilla al tener una aplicación que pueda resolver
rápidamente las iteraciones y así resolver un gran problema, el tiempo que se toma.
Al realizar esta aplicación de consola se está tomando en consideración los factores que la a
mayoría de estudiantes se les dificulta, recordemos que, resolver un problema no es sólo descubrir
un procedimiento para llegar desde los "datos" a las "metas" del problema, conlleva el proceso
de interpretar una situación matemáticamente, la cual por lo general supone varios ciclos
iterativos de expresar, hacer pruebas y revisar interpretaciones matemáticas, y de ordenar,
combinar, modificar, revisar o refinar conceptos matemáticos.
9
CAPÍTULO
2
10
4. MARCO TEÓRICO
4.1.
Sistema De Ecuaciones No Lineales
Llamamos sistema no lineal a un sistema de ecuaciones en el que una o ambas de las ecuaciones
que forman el sistema es una ecuación no lineal, es decir, cuando alguna de las incógnitas que
forman parte de la ecuación no son de primer grado. Por tanto en este tipo de sistemas nos
podemos encontrar polinomios de segundo grado, raíces, logaritmos, exponenciales, etc. [1]
4.2.
Método De Bisección
Está basado en dos teoremas, el teorema de Bernard Bolzano (quien demostró el método por
primera vez) y el teorema del valor medio, posteriormente el matemático Augustin-Louis Cauchy
da un asegunda demostración el 1821. [2]
El método de bisección es un algoritmo de búsqueda de raíces que trabaja dividiendo el intervalo
a la mitad y seleccionando el subintervalo que tiene la raíz. Esto se logra llevar a cabo a través
de varias iteraciones que son aplicadas en un intervalo para por medio de ello encontrar la raíz
de la función [3].
Se aplica a funciones algebraicas o trascendentes y proporciona únicamente raíces reales. Tiene su origen
en un popular algoritmo de búsqueda de datos en arreglos vectoriales denominado “Búsqueda binaria”.
[4]
Es un método cerrado, es decir, requiere de un intervalo en el cual se esté atrapada una raíz. Básicamente,
consiste en cortar el intervalo en dos justo por la mitad (bisectar) y considerando a este punto como una
aproximación de la raíz de la función. [4]
Debe determinarse si la raíz verdadera se encuentra a la derecha o a la izquierda de la aproximación y,
según corresponda, cerrar el intervalo con la aproximación y el límite derecho o izquierdo pero siempre
manteniendo a la raíz verdadera en el intervalo. Esta operación se repite hasta que la diferencia entre las
dos últimas aproximaciones es menor que una tolerancia preestablecida. [4]
11
Bisección es un método robusto, aunque resulta lento en su proceso por lo oneroso de los cálculos que
deben realizarse; por otra parte, su convergencia puede en ocasiones ser inestable. [4]
El método de bisección, conocido también como de corte binario, de partición de intervalos o de Bolzano,
es un tipo de búsqueda incremental en el que el intervalo se divide siempre a la mitad. Si la
función cambia de signo sobre un intervalo, se evalúa el valor de la función en el punto medio.
La posición de la raíz se determina situándola en el punto medio del subintervalo, dentro del cual
ocurre un cambio de signo. El proceso se repite hasta obtener una mejor aproximación.
Una sugerencia inicial sería finalizar el cálculo cuando el error verdadero se encuentre por debajo
de algún nivel prefijado. Puede decidirse que el método termina cuando se alcance un error más
bajo, por ejemplo, al 0.1. Por lo tanto, se requiere estimar el error de forma tal que no se necesite
el conocimiento previo de la raíz. Se puede calcular el error relativo porcentual 𝜺𝒂 de la siguiente
manera:
𝒙𝒓 𝒏𝒖𝒆𝒗𝒐 − 𝒙𝒓 𝒂𝒏𝒕𝒆𝒓𝒊𝒐𝒓
𝜺𝒂 = |
| 𝟏𝟎𝟎%
𝒙𝒓 𝒏𝒖𝒆𝒗𝒐
donde 𝒙𝒓 𝒏𝒖𝒆𝒗𝒐 es la raíz en la iteración actual y 𝑥𝑟 𝑎𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 es el valor de la raíz en la iteración
anterior. Se utiliza el valor absoluto, ya que por lo general importa sólo la magnitud de 𝜀𝑎 sin
considerar su signo. Cuando 𝜀𝑎 es menor que un valor previamente fijado 𝜀𝑠 , termina el cálculo.
[5]
4.2.1.
Características Del Método De Bisección
 Es un método muy didáctico.
 Útil en cualquier ecuación.
 Si las condiciones se cumplen. converge con seguridad (+, -).
 Algoritmo muy sencillo.
12
 La precisión la fija el usuario, de acuerdo a sus necesidades.
 Ocupa poca memoria.
 Operaciones muy sencillas.
 Poco error de redondeo.
 Método lento. [2]
4.2.2.
Algoritmo De Bisección
El algoritmo emplea funciones definidas por el usuario para volver más eficientes la
localización de las raíces y la evaluación de las funciones. Además, se le pone un límite superior
al número de iteraciones. Por último, se incluye la verificación de errores para evitar la división
entre cero durante la evaluación del error. Éste podría ser el caso cuando el intervalo está
centrado en cero. En dicha situación la ecuación tiende al infinito. Si esto ocurre, el programa
saltará la evaluación de error en esa iteración. El algoritmo no es amigable al usuario; más bien
está diseñado estrictamente para dar la respuesta. [5]
4.2.3.
Minimización de las evaluaciones de una función
El algoritmo de bisección es adecuado si se quiere realizar la evaluación de una sola raíz de una
función que es fácil de evaluar. Sin embargo, hay muchos casos en ingeniería que no son así.
Por ejemplo, suponga que se quiere desarrollar un programa computacional que localice varias
raíces. En tales casos, se tendría que llamar al algoritmo miles o aun millones de veces en el
transcurso de una sola ejecución. Además, en un sentido más general, la función de una variable
es tan sólo una entidad que regresa un solo valor para un solo valor que se le da. [5]
Visto de esta manera, las funciones no son simples fórmulas como las ecuaciones de una sola
línea de código resueltas en los ejemplos anteriores de este capítulo. Por ejemplo, una función
13
puede consistir de muchas líneas de código y su evaluación llega a tomar un tiempo importante
de ejecución. [5]
En algunos casos, esta función incluso representaría un programa de computadora
independiente. Debido a ambos factores es imperativo que los algoritmos numéricos minimicen
las evaluaciones de una función. [5]
4.3.
Método De Newton Raphson
Tal vez, de las fórmulas para localizar raíces, la fórmula de Newton-Raphson sea la más
ampliamente utilizada. Si el valor inicial para la raíz es 𝑥𝑖 , entonces se puede trazar una tangente
desde el punto [𝑥𝑖 , 𝑓(𝑥𝑖 )] de la curva. Por lo común, el punto donde esta tangente cruza al eje
x representa una aproximación mejorada de la raíz. [5]
El método de Newton-Raphson se deduce a partir de esta interpretación geométrica (un método
alternativo basado en la serie de Taylor). Se tiene que la primera derivada en x es equivalente a
la pendiente:
𝒇′ (𝒙𝒊 ) =
𝒇(𝒙𝒊 ) − 𝟎
𝒙𝒊 − 𝒙𝒊+𝟏
Que se arregla para obtener
𝒙𝒊+𝟏 = 𝒙𝒊 −
𝒇(𝒙𝒊 )
𝒇′(𝒙𝒊)
La cual se conoce como fórmula de Newton-Raphson. [5]
14
No hay un criterio general de convergencia para el método de Newton Raphson. Su
convergencia depende de la naturaleza de la función y de la exactitud del valor inicial. La única
solución en estos casos es tener un valor inicial que sea “suficientemente” cercano a la raíz. ¡Y
para algunas funciones ningún valor inicial funcionará! Los buenos valores iniciales por lo
común se predicen con un conocimiento del problema físico o mediante el uso de recursos
alternativos, tales como las gráficas, que proporcionan mayor claridad en el comportamiento de
la solución. Ante la falta de un criterio general de convergencia se sugiere el diseño de
programas computacionales eficientes que reconozcan la convergencia lenta o la divergencia.
[5]
Vamos a construir el método de Newton Raphson en el caso bidimensional; construcción que
se generaliza a dimensiones mayores. Consideremos el sistema:
𝑢 = 𝑓1 (𝑥, 𝑦)
(1)
𝑣 = 𝑓2 (𝑥, 𝑦)
Que puede verse como una transformación del plano XOY en el plano UOV. Si estamos
interesados en el comportamiento de esta transformación cerca del punto (𝑥0 , 𝑦0 ), cuya imagen
es el punto (𝑢0 , 𝑣0 ), y si las dos funciones tienen derivadas parciales continuas, entonces
podemos usar la diferencial del sistema para escribir un sistema de aproximaciones
incrementales lineales válidas cerca del punto (𝑥0 , 𝑦0 ) en cuestión:
(2)
𝑢 − 𝑢0 ≈
𝑑
𝑑
𝑓1 (𝑥0 , 𝑦0 )(𝑥 − 𝑥0 ) +
𝑓 (𝑥 , 𝑦 )(𝑦 − 𝑦0 )
𝑑𝑥
𝑑𝑦 1 0 0
𝑣 − 𝑣0 ≈
𝑑
𝑑
𝑓2 (𝑥0 , 𝑦0 )(𝑥 − 𝑥0 ) +
𝑓 (𝑥 , 𝑦 )(𝑦 − 𝑦0 )
𝑑𝑥
𝑑𝑦 2 0 0
15
El sistema (2) es una aproximación lineal local que nos da una idea del efecto de pequeños
cambios en las variables independientes producen en variables dependientes. Si usamos la
matriz jacobiana 𝐽(𝑥0 , 𝑦0 ), esta relación se escribe de forma más cómoda como
(3)
𝑑
𝑑
𝑓1 (𝑥0 , 𝑦0 )
𝑓 (𝑥 , 𝑦 )
𝑢 − 𝑢0
𝑑𝑥
𝑑𝑦 1 0 0 𝑥 − 𝑥0
[𝑣 − 𝑣 ] ≈
[𝑦 − 𝑦 ]
𝑑
𝑑
0
0
𝑓2 (𝑥0 , 𝑦0 )
𝑓2 (𝑥0 , 𝑦0 )
[𝑑𝑥
𝑑𝑦
]
Si escribimos el sistema (1) como una función vectorial 𝑉 = 𝐹(𝑋), entonces la matriz jacobiana
𝐽(𝑥0 , 𝑦0 ) es análogo bidimensional a la derivada, porque la relación (3) queda
(4)
∆𝐹 ≈ 𝐽(𝑥0 , 𝑦0 )∆𝑋
Usaremos la aproximación (4) para desarrollar el método de Newton bidimensional.
Consideremos el sistema de ecuaciones que resulta de igualar 𝑢 y 𝑣 a cero en (1):
(5)
0 = 𝑓1 (𝑥, 𝑦)
0 = 𝑓2 (𝑥, 𝑦)
Supongamos que (𝑝, 𝑞) es una solución de (5) es decir:
(6)
0 = 𝑓1 (𝑝, 𝑞)
0 = 𝑓2 (𝑝, 𝑞)
Si consideramos pequeños cambios de las funciones cerca de un punto inicial (𝑝0 , 𝑞0 ) próximo
a la solución (𝑝, 𝑞):
(7)
∆𝑢 = 𝑢 − 𝑢0
∆𝑣 = 𝑣 − 𝑣0
∆𝑝 = 𝑥 − 𝑝0
∆𝑞 = 𝑦 − 𝑞0
16
Ponemos (𝑥, 𝑦) = (𝑝, 𝑞) en (1) y usamos (6), de manera que (𝑢, 𝑣) = (0,0) entonces los
cambios en las variables dependientes son:
(8)
𝑢 − 𝑢0 = 𝑓1 (𝑝, 𝑞) − 𝑓1 (𝑝0 , 𝑞0 ) = 0 − 𝑓1 (𝑝0 , 𝑞0 )
𝑣 − 𝑣0 = 𝑓2 (𝑝, 𝑞) − 𝑓2 (𝑝0 , 𝑞0 ) = 0 − 𝑓2 (𝑝0 , 𝑞0 )
Ahora usamos los resultados de (8) en la aproximación lineal (3) y obtenemos:
(9)
𝑑
𝑑
𝑓1 (𝑝0 , 𝑞0 )
𝑓 (𝑝 , 𝑞 )
𝑑𝑥
𝑑𝑦 1 0 0 ∆𝑝
𝑓 (𝑝 , 𝑞 )
[ ] ≈ −[ 1 0 0 ]
∆𝑞
𝑑
𝑑
𝑓2 (𝑝0 , 𝑞0 )
𝑓2 (𝑝0 , 𝑞0 )
𝑓2 (𝑝0 , 𝑞0 )
[𝑑𝑥
𝑑𝑦
]
Si la matriz jacobiana 𝐽(𝑝0 , 𝑞0 ) que aparece en (9) es invertible, entonces podemos despejar
∆𝑃 = [∆𝑝
∆𝑞]´ = [𝑝
𝑞 ]´ − [𝑝0
𝑞0 ]´ de manera que
(10)
∆𝑃 ≈ −𝐽(𝑝0 , 𝑞0 )−1 𝐹(𝑝0 , 𝑞0 )
Esto nos proporciona la siguiente aproximación 𝑃1 a la solución 𝑃 = [𝑝
(11)
𝑞 ]:
𝑃1 = 𝑃0 + ∆𝑃 = 𝑃0 − 𝐽(𝑝0 , 𝑞0 )−1 𝐹(𝑝0 , 𝑞0 )
Hagamos notar que la fórmula (11) es la generalización de la iteración del método de Newton
𝑓(𝑝 )
Raphson para funciones de una variable que, como vimos es 𝑝1 = 𝑝0 − 𝑓´(𝑝0 )
0
4.3.1.
Algoritmo para el método de Newton-Raphson
Un algoritmo para el método de Newton-Raphson se obtiene fácilmente al sustituir la ecuación
por la fórmula predictiva. Observe, sin embargo, que el programa también debe modificarse
para calcular la primera derivada. Esto se logra incluyendo simplemente una función definida
por el usuario:
17
1. Se debe incluir una rutina de graficas en el programa.
2. Al final de los cálculos, se necesitará sustituir siempre la raíz final calculada en la función
original, para determinar si el resultado se acerca a cero. Esta prueba protege el desarrollo del
programa contra aquellos casos en los que se presenta convergencia lenta u oscilatoria, la cual
puede llevar a valores pequeños de 𝜀𝑎 , mientras que la solución aún está muy lejos de una raíz.
3. El programa deberá incluir siempre un límite máximo permitido del número de iteraciones
para estar prevenidos contra soluciones oscilantes, de lenta convergencia o divergentes que
podrían persistir en forma interminable.
4. El programa deberá alertar al usuario para que tome en cuenta la posibilidad de que 𝑓′(𝑥),
sea igual a cero en cualquier momento durante el cálculo. [5]
4.3.2.
Esquema Del Método De Newton Raphson
Supongamos que hemos obtenido Pk .
Paso 1. Evaluamos la función
f (p , q )
F(Pk ) = [ 1 k k ]
f2 (pk , q k )
Paso 2. Evaluamos la matriz jacobiana
d
d
f1 (pk , q k )
f (p , q )
dx
dy 1 k k
J(Pk ) =
d
d
f2 (pk , q k )
f (p , q )
[dx
dy 2 k k ]
Paso 3. Calculamos ∆P resolviendo el sistema lineal
J(Pk )∆P = −F(Pk )
Paso 4. Calculamos el siguiente punto
18
𝑃𝑘+1 = 𝑃𝑘 + ∆𝑃
Y se repite el proceso
19
4.4.
Comparación De Los Métodos.
4.4.1. Ventajas Del Método de Bisección.
Una ventaja del método de Bisección es que podemos determinar a priori, la cantidad mínima
de iteraciones necesarias para alcanzar una determinada cota de error, es decir
podemos asegurarnos que la longitud del intervalo que encierra la raíz sea menor que un cierto
valor épsilon. Por lo tanto no importará, cuál de los extremos de dicho intervalo final tomemos
como solución, pues la diferencia entre cualquiera de ambos y la solución real estará acotada
por la longitud de dicho intervalo. Dado por los siguientes puntos:
 Siempre converge.
 Útil como aproximación inicial de otros métodos. [6]
4.4.2. Desventajas Del Método de Bisección.
 Es muy lento en su convergencia, y utiliza mucho tiempo (en comparación con otros
métodos).
 No tiene en cuenta la magnitud de los valores de la función en las aproximaciones
calculadas, solo tiene en cuenta el signo de f (x). [6]
4.4.3. Ventajas del método de Newton-Raphson.
El método de newton es eficiente en la solución de ecuaciones no lineales, converge muy
rápidamente y proporciona una muy buena precisión en los resultados. Dado por los siguientes
puntos:
 Convergencia rápida. El método de Newton converge cuadráticamente para raíces
simples y linealmente para raíces múltiples.
 Encuentra raíces complejas (el valor inicial debe ser complejo) [7]
20
4.4.4. Desventajas del método de Newton-Raphson
Aunque en general el método de Newton-Raphson es muy eficiente, hay situaciones donde se
comporta de manera deficiente. Por ejemplo en el caso especial de raíces múltiples y también
cuando se trata de raíces simples, se encuentran dificultades. Dado por los siguientes puntos:
 Necesita calcular la derivada. (Método de la secante).
 No se pueden prever la cantidad de iteraciones a partir de una cota de error.
 No siempre converge. (No se puede asegurar la convergencia si en [a,b], f’(x) = 0, f’’(x)
cambia de signo, la tangente cae fuera del intervalo). [7]
4.4.5. Conclusión De La Comparación De Los Métodos.
El método de bisección es menos eficiente que el método de Newton, pero es mucho más seguro
para garantizar la convergencia.
El método de Newton Raphson trabaja con un proceso iterativo (más rápido) a diferencia del
de bisección que trabaja sobre intervalos.
Cada método tiene sus ventajas y desventajas, dependiendo de la función que se desea usar.
Enfocándonos en el método de Bisección, es un estilo más simple que el de Newton-Raphson, pero es
más lento a la hora de converger. Newton-Raphson no tiene un criterio de convergencia, y dependiendo
de la función tiende a la divergencia, pero cuando converge, lo hace de manera rápida.
21
Bibliografía
[1] Laura, «La Guía,» 20 Diciembre 2012. [En línea]. Available:
https://matematica.laguia2000.com/general/sistema-de-ecuaciones-no-lineales. [Último acceso:
18 Junio 2018].
[2] C. Garcia, «Procesos Numericos,» 03 Septiembre 2014. [En línea]. Available:
https://sites.google.com/site/procesosnumericos120142/home/practica-1/metodoscerrados/biseccion. [Último acceso: 06 Junio 2018].
[3] R. Campos, «Ingenieria en Procesos Industriales,» WordPress.com, 09 Abril 2014. [En línea].
Available: https://reynacampos.wordpress.com/2014/04/09/metodo-de-biseccion-y-newtonraphson/. [Último acceso: 06 Junio 2018].
[4] I. J. J. C. Rojas, «Solución de ecuaciones algebraicas y transcendentes: Método de bisección,»
2006. [En línea]. Available: http://www.ingenieria.unam.mx/~pinilla/Tema1/Biseccion.pdf.
[Último acceso: 10 06 2018].
[5] S. C. C. y. R. P. Canale, Métodos Numéricos Para Ingenieros Quinta Edición, Estados Unidos:
McGrawHill, 2007.
[6] J. L. Cano, «Pybonacci,» 18 Abril 2012. [En línea]. Available:
https://www.pybonacci.org/2012/04/18/ecuaciones-no-lineales-metodo-de-biseccion-ymetodo-de-newton-en-python/. [Último acceso: 12 07 18].
[7] «Métodos Numéricos – Cap 3: Resolución de ecuaciones,» 08 Agosto 2013. [En línea]. Available:
http://www3.fi.mdp.edu.ar/metodos/teorias/MN%20-%202013b%20%203%20ec%20no%20lineales%202013_2.pdf. [Último acceso: 18 Julio 2018].
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