90 likes | 450 Vues
Lineer Denklem Çözümü : Gauss Elemesi. Giriş. Mühendisler ve araştırmacılar sıklıkla işlerinde birden fazla denklemi çözmekle uğraşırlar. ax+by+cz=d. Bazen karşılarına lineer denklem sistemleri çıkar. Elastikiyet. Elektrik Devreleri : Kirchhoff Kuralları. Isı Transferi.
E N D
Giriş Mühendisler ve araştırmacılar sıklıkla işlerinde birden fazla denklemi çözmekle uğraşırlar. ax+by+cz=d Bazen karşılarına lineer denklem sistemleri çıkar Elastikiyet Elektrik Devreleri : Kirchhoff Kuralları Isı Transferi
Ancak birçok fiziksel sistem doğasından ötürü non-lineerdir Non-lineer optik Kaos Teorisi Atmosfer olayları Genel Görelilik Bu sebepten dolayı çoğunlukla lineer olmayan sistemle karşılaşırlar.
Lineer Denklem Sistemlerinin Çözümü: Gauss Elemesi Yöntemi Öncelikle lineer denklem çözümünü anlamaya çalışalım Örneğin aşağıdaki denkleme bu yöntemi uygulayalım. a 2x1 + 8x2 + 2x3 = 14 aı x1 + 4x2 + x3 = 7 a denklemi x1 katsayısına bölünür x1 + 6x2 - x3 = 13 b x1 + 6x2 - x3 = 13 b c 2x1 - x2 + 2x3 = 5 c 2x1 - x2 + 2x3 = 5 aı 1*x1 + 1*4x2 + 1*x3 = 1*7 aı denklemi b denkleminin x1 Katsayısı ile çarpılır aı denklemi b denkleminden çıkarılır x1 + 6x2 - x3 = 13 b c 2x1 - x2 + 2x3 = 5 aı x1 + 4x2 + x3 = 7 (1-1) x1 + (6-4) x2 + (-1-1) x3 = (13-7) b böylece b denklemindeki ilk terim elenir c 2x1 - x2 + 2x3 = 5
aı x1 + 4x2 + x3 = 7 b denklemindeki ilk terim elendikten sonra sıra c denklemine geldi. Şimdide c nin ilk sabiti ile aı denklemini çarpalım. Bu sabit 2 dir. 2x2 - 2x3 = 6 b c 2x1 - x2 + 2x3 = 5 Daha sonra aı denklemini c den çıkaralım. aı 2 * x1 + 2 * 4x2 + 2 * x3 = 2 * 7 2x2 - 2x3 = 6 b c 2x1 - x2 + 2x3 = 5 aı aı x1 + 4x2 + x3 = 7 x1 + 4x2 + x3 = 7 2x2 - 2x3 = 6 2x2 - 2x3 = 6 b b c c -9 x2 = -9 (2-2) x1 + (-1-8) x2 + (2-2) x3 = (5-14)
aı x1 + 4x2 + x3 = 7 a 2x1 + 8x2 + 2x3 = 14 Denklemimizin son hali böyledir. Artık aı yerine a denklemini yazalım. 2x2 - 2x3 = 6 b 2x2 - 2x3 = 6 b c -9 x2 = -9 c -9 x2 = -9 Şimdiye kadar a denklemini pivot denklem a nın x1 katsayısınıda pivot sabiti kabul ederek b ve c denklemlerindeki x1 in katsayısı elendi. (c deki x3 katsayısıda İstenmeden elendi. Ancak elenmeseydi de bir şey değişmeyecekti.) Buradan devam ederek bu sefer b denklemi pivot denklem kabul edilir ve yukardaki işlemler tekrarlanır a 2x1 + 8x2 + 2x3 = 14 bıdenklemi c denkleminin x2 Katsayısı ile çarpılır 2x2 - 2x3 = 6 b b denklemi x2 katsayısına bölünür bıdenklemi bulunur. c -9 x2 = -9 Bu şeklilde işlemler devam eder. Ancak c denkleminde x3 olmadığı için x2 değeri bellidir.Buradan b denklemindeki x3 un değeri bulunur. Buradan da a denklemindeki x1 İn katsayısı bulunur.
a 2x1 + 8x2 + 2x3 = 14 x1 = 5 2x2 - 2x3 = 6 b x3 = -2 x2 = 1 c -9 x2 = -9 Böylece 3 bilinmeyenli 3 denkleme, gauss eleme yöntemi ile çözüm bulundu.
Ele çözmemiz fazla zamanımızı almadı. Peki denklem ve bilinmeyen sayısı binleri bulan fiziksel bir sistemimiz olsaydı nasıl çözerdik? Örneğin, Çok ilmekli bir elektrik devresi; Böyle bir devreyi çözebilmek için N adet ilmek için N tane denklem yazılabilmelidir. Bundan dolayı bilgisayar yoluyla hesaplama zorunlu olmuştur