teoria de errores nuevo

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  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    1/93

    1

    METODOS NUMERICOS I

    Ing. William Chauca Nolasco

    2016-I

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    2/93

    2

    REPRESENTACIÓN BINARIA

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    3/93

     htt!""num#$icalm#tho%s.#ng.us&.#%u'

    Cómo se representa un número decimal

    21012 10610710710510276.257   −−

    ×+×+×+×+×=

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    4/93

    (

    )as# 2

    1875.11

    )21212020(

    )21212021()0011.1011(

    104321

    0123

    2

     

     

     

     

     

    ×+×+×+×+

    ×+×+×+×=

    −−−−

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    5/93

    *

    Table 1  Con+#$ting a ,as#-10 int#g#$ to ,ina$ $#$#s#ntation.

    Cociente Resto

    11"2 *

    *"2 2

    2"2 1

    1"2 0

    o$ lo tanto

    CONERSION !E "N ENTERO EN BASE 1# ABINARIA

    01   a=11   a=

    20   a=

    31   a=

    2

    2012310

    )1011(

    )()11(

    =

    =   aaaa

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    6/93

    6

    Sta$t

    Inut /N10

      i 0

    Di+i%# N , 2 to g#t uoti#nt 3 4$#main%#$ R

    ai  R

    Is 3 05

    n i/N

    10  /a

    n. . .a

    0

    2

    STO

    Int#g#$ N to ,# con+#$t#% to,ina$ &o$mat

    ii17N3

    No

     8#s

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    7/939

    N$%ERO !ECI%A& 'RACCIONARIO ABINARIO

    Num,#$Num,#$%#su#s%#cimal

    Num,#$ ant#s%#cimal

    0.'9* 0.'9*

    0.9* 0.9*

    1.* 0.*

    1.0 0.0

    Table (. Con+#$ting a ,as#-10 &$action to ,ina$ $#$#s#ntation.

    o$ lo tanto

    10 −= a

    20 −= a

    31 −= a

    41 −= a

    2

    2432110

    )0011.0(

    )()1875.0(

    =

    =−−−−

      aaaa

    21875.0   ×

    2375.0   ×

    275.0   ×

    25.0   ×

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    8/93:

    Sta$t

    Inut /;10

    Multil ; , 2 to g#tnum,#$ ,#&o$# %#cimal7 San% a&t#$ %#cimal7 T

    ai  R

    Is T 05

    n i/;

    10  /a

    -1. . .a

    -n

    2

    STO

    ;$action ; to ,# con+#$t#%to ,ina$ &o$mat

    No

     8#s

    T =−=   F1,ii

    1i   −=

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    9/93<

    N$%ERO !ECI%A& A BINARIO

    t#n#mos

    Entonc#s

    ( ) ( )210

      ?.?1875.11   =

    210   )1011()11(   =

    210   )0011.0()1875.0(   =

    210   )0011.1011()1875.11(   =

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    10/9310

    Todos los números decimales )raccionarios no sepueden representar e*actamente

    NumberNumber a)ter

    decimal

    Number be)ore!ecimal

    0.6 0.6

    1.2 0.2

    0.( 0.(

    0.: 0.:

    1.6 0.6

    Table +, Con-ertin. a base/1# )raction to appro*imate binar0representation,

    23.0   ×26.0   ×22.0   ×24.0   ×28.0   ×

    10 −= a

    21 −= a

    3

    0−

    = a

    40 −= a51 −= a

    28125.0)01001.0()()3.0( 225432110   ==≈   −−−−−   aaaaa

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    11/9311

    Otra manera de -er lacon-ersión

    Con+#$t to ,as# 2( )101875.11

    ( )

    ( ) 2

    0123

    013

    13

    3

    10

    1011

    21212021

    222

    122

    3211

    =×+×+×+×=

    ++=

    ++=+=

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    12/9312

    ( )

    ( ) 2

    4321

    43

    3

    10

    0011.

    21212020

    22

    0625.021875.0

    =

    ×+×+×+×=

    +=

    +=

    −−−−

    −−

    ( ) ( )210

      0011.10111875.11   =

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    13/931'

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    14/93

    1(

    REPRESENTACIÓN !E& P"NTO'&OTANTE

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    15/931*

    Punto fotante decimal: FormaCientíca

    2

    3

    2

    10.56782aswrittenis78.256

    10678.3aswrittenis003678.0

    105678.2aswrittenis78.256

    ×−−

    ×+

    ×+−

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    16/9316

    E=#mlo

    E=#mlo! a$a

    >a &o$ma #s!

    o

    exponent10mantissasign   ××em   10××σ 

    2105678.2   ×−

    2

    5678.2

    1

    ==−=

    e

    m

    σ 

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    17/9319

    'ormato de la coma otante para losnúmeros binarios

    1 no s# almac#na mi#nt$as u# s# %a si#m$# a$a s#$ 1.

    ( )

    ( ) ( )[ ] mm

    m y   e

    22   101mantissa

    ve-or1ve,or0n!m"ero sign

    2

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    18/931:

    E2emploPalabra hipotetica de 9 bits

    th# ?$st ,it is us#% &o$ th# sign o& th# num,#$7 th# s#con% ,it &o$ th# sign o& th# #@on#nt7 th# n#@t &ou$ ,its &o$ th# mantissa7 an% th# n#@t th$## ,its &o$ th# #@on#nt

    3e 4a-e t4e representation as

    0 0 1 0 1 1 1 0 1

    Sign o& th#num,#$

    mantissaSign o& th##@on#nt

    #@on#nt

    ( ) ( ) ( )

    ( ) ( )22

    5

    2210

    1011011.1

    21011011.111.11011075.54

    ×≅

    ×==

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    19/931<

    #psi$on %e $a &a'!ina

    D#?ni%o como la m#%i%a %# #@actitu%

    calcula%o o$ %i$#ncia #nt$# 1 #l nAm#$osigui#nt# u# u#%#n s#$ $#$#s#nta%os

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    20/9320

    E@aml#

    Di#B ,it o$%

    Signo %#l num#$oSigno %#l #@on#nt#

    Sigui#nt# cuat$o ,its a$a #l #@on#nt#Sigui#nt# cuat$o ,its a$a la mantissa

    0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

    0 0 0 0 0 0 0 0 0 1N#@tnum,#$

    4210625.1   −=−=∈mach

    ( )101=

    ( ) ( )102   0625.10001.1   ==

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    21/9321

    Error relati-o 0 epsilon de la ma5uina

    E@aml#

    1# bit 6ord 7si.n8 si.n o) e*ponent8 9 )or e*ponent8 9 )or mantissa:

    0 1 0 1 1 0 1 1 0 0

    Sign o& th#num,#$

    mantissa

    Sign o& th##@on#nt

    #@on#nt

    El error verdadero relativo absoluto en la representación

    de un número será menor entonces el épsilon de lamáuina

    ( ) ( )

    ( )   ( )20110

    2

    5

    210

    21100.1

    21100.102832.0

    ×=

    ×≅

    ( )   ( )

    0625.02034472.0

    02832.0

    0274375.002832.0

    0274375.021100.1

    4

    0110

    22

    =

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    22/93

    IEEE ;

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    23/93

    IEEE-9*( ;loating oint

    Stan%a$%Estandari>a la representación de los números depunto otante en di-ersas computadoras ensimple 0 doble precisión

    Estandari>a la representación de las operacionesde punto otante en di-ersas computadoras,

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    24/93

    RE'ERENCIA I%PORTANTE

    Ca%a $osional #n ci#ncia # ing#ni#$a /#incluso si ust#% no lo #s %#,# sa,#$ so,$#a$itmtica %# unto Fotant#G

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    25/93

    2*

    IEEE-9*( ;o$mat Singl#$#cision

    +( bits )or sin.le precision

    0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

    Sign/s

    )ias#%E@on#nt /#H

    Mantissa /m

    ( )   1272  21)1(a$!e   .   −××−=   e s m

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    26/93

    26

    E@aml#11 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

    Sign/s

    )ias#%E@on#nt /#H

    Mantissa /m

    ( ) ( )   1272   2.11a$!e  −××−=   e s m

    ( ) ( )   127)10100010(21

    2210100000.11  −××−=

    ( ) ( )  127162

    2625.11

      −

    ××−= ( ) ( )   1035 105834.52625.11   ×−=××−=

    E l 2

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    27/93

    29

    E@aml#2

    ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

    Sign/s

    )ias#%E@on#nt /#H

    Mantissa /m

    R#$#s#nt -*.*:'(@1010  as a singl#$#cision Foating oint num,#$.

    ( ) ( )   ?110 2?.11105834.5   ±××−=×−

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    28/93

    2:

    E*ponent )or +( Bit IEEE/;

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    29/93

    Casos especiales de e#ponentes

    Kctual $ang# o& 

    an%

    are reserved $or special numbers

    Kctual $ang# o& 

    e′2541   ≤′≤ e

    0=′e   255=′e

    127126   ≤≤−   e

    e

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    30/93

    S#cial E@on#nts an% Num,#$s

    all B#$os

    all on#s

    s m Represents

    0 all zeros all zeros 0

    1 all zeros all zeros -0

    0 all ones all zeros

    1 all ones all zeros

    0 or 1 all ones non-zero NaN

    0=′e255=′e

    e′

    ∞∞−

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    31/93

    '1

    IEEE-9*( ;o$mat

     Th# la$g#st num,#$ , magnitu%#

     Th# small#st num,#$ , magnitu%#

    Machin# #silon

    ( )   381272   1040.321........1.1   ×=×

    ( )   381262   1018.220......00.1   −− ×=×

    723 101*.12   −− ×==machε 

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    32/93

    '2

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    33/93

    ''

    'uentes de ERROR

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    34/93

    '(

    %os son las Fuentes de errores en

    calculo numérico

    1 Roun% oL #$$o$

    2  T$uncation #$$o$

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    35/93

    '*

    Roun% oL E$$o$

    Causa%o o$ $#$#s#nta$a$o@ima%am#nt# un num#$o.

    333333.03

    1≅

    ...4142.12 ≅

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    36/93

    '6

    $o,l#mas c$#a%os o$ #$$o$ %#$#%on%#o

    (? americanos son asesinados en )ebrero el (<de 1@@1 por un misil Scud ira5u en !4a4ran8Arabia saudi,

    El sistema de de$ensa P&'()*' no pudo rastreare interceptar el +cud, Por ué-

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    37/93

    '9

    $o,l#ma con #l Misil at$iotEl ciclo de relo2 de 11# de se.undos )uerepresentado en re.istro de punto 2o (9/bitcreó un error de @8< * 1# /? se.undos,

    >a ,at#$a #$a #nc#n%i%o o$ 100 ho$ascons#cuti+as7 as causan%o una in#@actitu%%#

    1+r 

    3600s100+r 0.1s

    s10*.5  8

    ×××=   −

     s342.0=

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    38/93

    ':

    El $ango calcula%o #n #l sist#ma u# s#alcanBa,a #l misil #$a 6:9 m#t$os

    El ,lanco consi%#$a%o #$a a$a una %istanciamao$ %# 1'9 m#t$os

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    39/93

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    40/93

    (0

     Th#$mal E@ansion Co#ci#nt +s T#m#$atu$#

    /(

    o

    F) , (inin

    o

    F)

    -340 2.45

    -300 3.07

    -220 4.08

    -160 4.72

    -80 5.43

    0 6.00

    40 6.24

    80 6.47

    T  D D   ∆=∆   α 

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    41/93

    (1

    R#g$#ssing Data in E@c#l/g#n#$al &o$mat

    α = -1E-05T2 + 0.0062T + 6.0234

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    42/93

    (2

    O,s#$+#% an% $#%ict#% alu#s

    /(oF) , (ininoF)iven

    , (ininoF)re%ite%

    -340 2.45 2.76

    -300 3.07 3.26

    -220 4.08 4.18

    -160 4.72 4.78

    -80 5.43 5.46

    0 6.00 6.02

    40 6.24 6.26

    80 6.47 6.46

    α = -1E-05T2 + 0.0062T + 6.0234

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    43/93

    ('

    R#g$#ssing Data in E@c#l

     /sci#nti?c &o$mat

    α = -1.2360E-05T2 + 6.2714E-03T + 6.0234

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    44/93

    ((

    Obser-ed and Predicted alues

    /(oF) , (ininoF)iven

    , (ininoF)re%ite%

    -340 2.45 2.46

    -300 3.07 3.03

    -220 4.08 4.05

    -160 4.72 4.70

    -80 5.43 5.44

    0 6.00 6.02

    40 6.24 6.25

    80 6.47 6.45

    α = -1.2360E-05T2 + 6.2714E-03T + 6.0234

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    45/93

    (*

    Obser-ed and Predicted alues

    T(oF)   , (in/in/oF)

    Given 

    , (in/in/oF)Predicted

    , (in/in/oF)

    Predicted

    -340 !4" !4# !$#

    -300 3!0$ 3!03 3!#

    -0 4!0% 4!0" 4!1%

    -1#0 4!$ 4!$0 4!$%

    -%0 "!43 "!44 "!4#

    0 #!00 #!0 #!0

    40 #!4 #!" #!#

    %0 #!4$ #!4" #!4#

    α = -1.2360E-05T2 + 6.2714E-03T + 6.0234

    α = -1E-05T2 + 0.0062T + 6.0234

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    46/93

    (6

    Error de Truncamieno

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    47/93

    (9

    Truncation errorError Causado por Truncamiento o apro*imadoen un procedimiento matem=tico,

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    48/93

    (:

    E*ample o) Truncation Error

     TaPing onl a t#$ms o& a Maclau$in s#$i#s to

    a$o@imat#

    I& onl ' t#$ms a$# us#%7

    ....................32

    132

    ++++=  x x

     xe x

     xe

        

       ++−=

    21 

    2

     x xe Error Truncation   x

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    49/93

    (<

    Anot4er E*ample o) Truncation Error

    Using a ?nit# to a$o@imat#

     P 

    Q

     secant line

    tangent line

    'i.ure 1, K$o@imat# %#$i+ati+# using ?nit# Q@

     x∆   )( x f  ′

     x

     x f  x x f  x f 

    ∆−∆+

    ≈′  )()(

    )(

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

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    *0

    Anot4er E*ample o) Truncation

    Error"sin. nite rectan.les to appro*imate an inte.ral,

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    51/93

    *1

    Example 1 —Maclaurin seriesCalculat# th# +alu# o& ith an a,solut#

    $#lati+# a$o@imat# #$$o$ o& l#ss than 1.

    n

    1 1  

    2 2.2 1.2 54.545

    3 2.*2 0.72 24.658

    4 3.208 0.288 8.*776

    5 3.2*44 0.0864 2.6226

    6 3.3151 0.020736 0.62550

    6 t#$ms a$# $#ui$#%. o man a$# $#ui$#% to g#t at l#ast 1 signi?cant%igit co$$#ct in ou$ ans#$5

    2.1e

    ...................3

    2.1

    2

    2.12.11

    322.1

    ++++=e

    a E    a∈2.1e

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    52/93

    *2

    E*ample ( D!ierentiation

    ;in% &o$ using

    an%

     Th# actual +alu# is

     T$uncation #$$o$ is th#n7

    Can ou ?n% th# t$uncation #$$o$ ith

    )3( f  ′   2)(   x x f    = x

     x f  x x f  x f 

    −∆+≈′

      )()()(

    2.0=∆ x

    2.0

    )3()2.03()3(

      f  f  f 

      −+=

    2.0

    )3()2.3(   f  f 

      −= 2.0 32.3  22

    −= 2.0*24.10   −

    = 2.024.1

    =   2.6=

    ,2)(  x x f    =   632)3( =×= f  

    2.02.66   −=−

    1.0=∆ x

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    53/93

    *'

    E*ample + D Inte.rationUs# to $#ctangl#s o& #ual i%th to a$o@imat# th# a$#a un%#$ th#cu$+# &o$

    o+#$ th# int#$+al2)(   x x f    =   *,39

    ∫ *

    3

    2dx x

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    54/93

    *(

    Choosing a i%th o& '7 # ha+#

    Kctual +alu# is gi+#n ,

     T$uncation #$$o$ is th#n

    Can ou ?n% th# t$uncation #$$o$ ith ( $#ctangl#s5

    )6*()()36()(6

    2

    3

    2

    *

    3

    2−+−=

    ==∫   x x

     x xdx x

    3)6(3)3(   22 +=

    13510827   =+=

    ∫ 

    *

    3

    2dx x

    *

    3

    3

    =  x 234

    3

    3*   33=

      −=

    **135234   =−

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

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    **

    %edicion de Errores

    P*(./E 0E%)(

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

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    *6

    P*(./E 0E%)(E((*(E+-

    Para determinar la e*actitud del resultadosnumFrico,

    Para desarrollar los criterios de al.oritmositerati-os,

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    57/93

    *9

    ERROR ER!A!ERO

    D#?ni%o como la %i$#ncia #nt$# #l +alo$ +#$%a%#$oo,t#ni%o #n un clculo #l +alo$ a$o@ima%o#ncont$a%o con un mto%o num$ico #tc.

    True Error G True alue H Appro*imate alue

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    58/93

    *:

    E@aml#T$u# E$$o$

     Th# %#$i+ati+#7 o& a &unction

    can ,# a$o@imat#% , th# #uation7

    I&  an%

    a ;in% th# a$o@imat# +alu# o& 

    , T$u# +alu# o&

    c T$u# #$$o$ &o$ a$t /a

    )( x f  ′   )( x f 

    h

     x f h x f  x f 

      )()()(

      −+≈

     xe x f    5.07)(   =   3.0=h

    )2( f 

    )2( f 

    Solution

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    59/93

    *<

    Solution!

    a ;o$ an%2= x   3.0=h

    3.0

    )2()3.02()2(

      f  f  f 

      −+≈

    3.0

    )2()3.2(   f  f    −=

    3.0

    77   )2(5.0)3.2(5.0 ee   −=

    3.0

    028.1*107.22   −=   263.10=

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    60/93

    60

    Solution!

    , Th# #@act +alu# o&  can ,# &oun% , using

    ou$ Pnol#%g# o& %iL#$#ntial calculus.

    So th# t$u# +alu# o& is

     T$u# #$$o$ is calculat#% as

     T$u# alu# V K$o@imat# alu#

    )2( f 

     xe x f    5.07)(   =

     xe x f    5.05.07)(   ××=

     xe   5.05.3=

    )2(5.05.3)2(   e f    =

    )2( f 

    5140.*=

    =t  E 722.0263.105140.*   −=−=

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

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    61

    Error (elativo 1erdadero

    D#?ni%o como #l coci#nt# #nt$# #l #$$o$ +#$%a%#$o7 #l +alo$+#$%a%#$o.

    .

    .r 

     Error Verdadero

    Valor Verdaderoε   =

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

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    62

    E*ampleDRelati-e True Error

    ;olloing &$om th# $#+ious #@aml# &o$ t$u# #$$o$7

    ?n% th# $#lati+# t$u# #$$o$ &o$

    at ith

    ;$om th# $#+ious #@aml#7

    R#lati+# T$u# E$$o$ is %#?n#% as

    as a #$c#ntag#7

     xe x f    5.07)(   =)2( f    3.0=h

    722.0−=t  E 

    a$!e/r!e

     #rror /r!e=∈t 

    5140.*

    722.0−=   075888.0−=

    100075888.0   ×−=∈t    5888.7−=

    E$$o$ %# a$o imacion

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

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    6'

    E$$o$ %# a$o@imacion 3u o%#mos hac#$ si los +alo$#s +#$%a%#$os no s#

    sa,#n o son mu %i&cil %# o,t#n#$5 El #$$o$ a$o@ima%o s# %#?n# como la %i$#ncia

    #nt$# la a$o@imacion actual la a$o@imacinant#$io$.

    . .a E Aprox Actual Aprox Anterior = −

    E l A i t E

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    64/93

    6(

    E*ampleDAppro*imate Error

    ;o$ at ?n% th# &olloing7

    a using

    , using

    c a$o@imat# #$$o$ &o$ th# +alu# o&  &o$ a$t ,

    Solution!

    a ;o$ an%

     xe x f    5.07)(   =   2= x

    )2( f  ′   3.0=h

    )2( f  ′   15.0=h

    )2( f  ′

    h

     x f h x f  x f 

      )()()(

      −+≈

    2= x   3.0=h

    3.0

    )2()3.02()2(

      f  f  f 

      −+≈

    /cont )2()32( ff

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

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    6*

    /cont.

    , ;o$ an%

    3.0

    )2()3.2(   f  f    −=

    3.0

    77   )2(5.0)3.2(5.0 ee   −=

    3.0

    028.1*107.22   −=   263.10=

    2= x 15.0=h

    15.0

    )2()15.02()2(

      f  f  f 

      −+≈

    15.0

    )2()15.2(   f  f    −=

    /cont.

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

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    66

    /cont.

    c So th# a$o@imat# #$$o$7 is

    Present &ppro#imation 2 Previous &ppro#imation

    15.0

    77   )2(5.0)15.2(5.0 ee   −=

    15.0

    028.1*50.20   −=   8800.*=

    a E 

     =a E 

    263.108800.*   −=

    38300.0−=

    E$$o$ R#lati+o a$o@ima%o

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

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    69

    E$$o$ R#lati+o a$o@ima%o

    D#?ni%o como #l coci#nt# #nt$# #l #$$o$

    a$o@ima%o la actual a$o@imacin.

    .

    .a

     Error Aproximado

     Aproximacion acual ε     =

    E l R l ti K i t E

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

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    6:

    E@aml#R#lati+# K$o@imat# E$$o$

    ;o$ at 7 ?n% th# $#lati+# a$o@imat#

    #$$o$ using +alu#s &$om an%

    Solution!

    ;$om E@aml# '7 th# a$o@imat# +alu# o&

    usingan%

    using

    $#s#nt K$o@imation V $#+ious K$o@imation

     xe x f    5.07)(   =   2= x

    3.0=h   15.0=h

    263.10)2(   =′ f 

    3.0=h   8800.*)2(   =′ f    15.0=h

     =a E 

    263.108800.*   −=

    38300.0−=

    cont.

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

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    6<

    K$o@imat# E$$o$

    $#s#nt K$o@imation

    as a #$c#ntag#7

    K,solut# $#lati+# a$o@imat# #$$o$s ma also n##% to ,#calculat#%7

    =∈a

    8800.*

    38300.0−=   038765.0−=

    8765.3100038765.0 −=×−=∈a

    :038765.0: −=∈a   8765.3or 038765.0=

    Cómo utili3ar el error relativo absoluto como

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

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    90

    I&  h#$# is a $#-s#ci?#% tol#$anc#7 th#n

    no &u$th#$ it#$ations a$# n#c#ssa$ an% th# $oc#ss is sto#%.

    I& at l#ast m  signi?cant %igits a$# $#ui$#% to ,# co$$#ct in th# ?nalans#$7 th#n

    Cómo utili3ar el error relativo absoluto comocriterio de paro-

     sa   ∈≤∈  ::   s∈

    105.0::   2   ma−×≤∈

    Ta,l# o& alu#s

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

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    91

     Ta,l# o& alu#s

    ;o$ at ith +a$ing st# siB#7

    0.' 10.26' N"K 0

    0.1*

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    92

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

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    9'

    REPASO !E &A SERIE !ETA&OR

    WIWIDKTK INX.

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    9(

    JuF es la serie de Ta0lorKAl.unos de los e2emplos de la serie de Ta0lor 5ue "d, debe4aber -isto

    WIWIDKTK INX.

    +−+−=

    642

    1)os(642  x x x

     x

    +−+−=753

    )sin(753  x x x

     x x

    ++++=32

    132  x x

     xe x

    X l T l S i

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

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    9*

    X#n#$al Talo$ S#$i#s Th# g#n#$al &o$m o& th# Talo$ s#$i#s is gi+#n ,

    Con la con%icin %# u# to%as sus %#$i+a%as %# &/@ son continuas #@ista #n #l int#$+alo Y@7@hZ

    Como 4abra dic4o Ar5umedes8 L dame el valor de la $unción enun solo punto4 5 al valor de todos los 6primero4 se7undo4etcétera8 de sus derivados en ese solo punto4 puedo darle el

    valor de la $unción en cualuier otro punto

    WIWIDKTK INX.

    ( ) ( ) ( )  ( ) ( )

    +′′′

    +′′

    +′+=+   3232

    h x f 

    h x f 

    h x f  x f h x f 

    E@aml#Talo$ S#$i#s

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

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    96

    a # a o S# #s

    ;in% th# +alu# o& gi+#n that

    an% all oth#$ high#$ o$%#$ %#$i+ati+#s

    o& at a$# B#$o.

    Solution!

    WIWIDKTK INX.

    ( )6 f     ( )   ,1254   = f    ( )   ,744   =′ f  

    ( )   ,304   =′′ f    ( )   64   =′′′ f ( ) x f     4= x

    ( ) ( ) ( ) ( ) ( )   +′′′+′′+′+=+32

    32 h x f 

    h x f h x f  x f h x f 

    4= x

    246   =−=h

    Solution! /cont.

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

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    99

    Sinc# th# high#$ o$%#$ %#$i+ati+#s a$# B#$o7

    Not# that to ?n% #@actl7 # onl n##% th# +alu#

    o& th# &unction an% all its %#$i+ati+#s at som# oth#$ oint7 in this cas#

    WIWIDKTK INX.

    ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 3

    2

    42

    2

    424424

    32

      f    f    f    f    f     ′′′+′′+′+=+

    ( ) ( )    

      

     +   

      

     ++=

    3

    26

    2

    2302741256

    32

     f 

    860148125   +++=   341=( )6 f  

    4= x

    !eri-ation )or %aclaurin Series )or

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

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    9:

    e*

    D#$i+# th# Maclau$in s#$i#s

     Th# Maclau$in s#$i#s is siml th# Talo$ s#$i#s a,out th# oint@0

    WIWIDKTK INX.

    ++++= 321

    32  x x

     xe x

    ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )   +′′′′′+′′′′+′′′+′′+′+=+5432

    5432 h x f h x f h x f h x f h x f  x f h x f 

    ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )   +′′′′′+′′′′+′′′+′′+′+=+

    5

    0

    4

    0

    3

    0

    2

    00005432 h

     f h

     f h

     f h

     f h f  f h f 

    Sinc# an% xn x x x e x f e x f e x f e x f    ==′′=′=   )(,...,)( ,)(,)(   1)0(   0 == e f  n

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

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    9<

    th# Maclau$in s#$i#s is th#n

    So7

    WIWIDKTK INX.

    ffff )(,,)(,)(,)( )(f

    ...53

    )(

    52

    )()()()(   3

    02

    000 h

    eh

    eheeh  f     +++=

    ...3

    1

    2

    11   32 hhh   +++=

    ...32

    1)(32

    ++++=  x x

     x x f  

    E$$o$ in Talo$ S#$i#s

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    80/93

    :0

    E$$o$ in Talo$ S#$i#s

    h#$# th# $#main%#$ is gi+#n ,

    h#$#

    that is7 c is som# oint in th# %omain Y@7@hZ

     Th# Talo$ olnomial o& o$%#$ n o& a &unction f(x) ith

    (n+1) continuous %#$i+ati+#s in th# %omain Y x,x+h] isgi+#n ,

    WIWIDKTK INX.

    ( ) ( ) ( ) ( )   ( ) ( ) ( ) x Rn

    h x f  

    h x f  h x f   x f  h x f   n

    nn ++++′+=+

    2

    2

    ( )  ( )   ( ) ( )c f 

    n

    h x x R   n

    n

    n

    1

    1

    )1(

    ++

    +−=

    h xc x   +

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

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    :1

     Th# Talo$ s#$i#s &o$ at oint is gi+#n ,

    WIWIDKTK INX.

    !e la serie cuantos mas tFrminos se tome el error disminu0e 0

    por lo tanto se tendr= una me2or estimación de la )unción a sercalculada,

    Cu=ntos tFrminos se re5ueriran para conse.uir unaapro*imación de e1 dentro de una ma.nitud del error -erdaderode menos de 1#/M,

     xe   0= x

    ++++++=5432

    15432  x x x x

     xe x

    Solution!

  • 8/17/2019 Teoria de Errores Nuevo

    82/93

    :2

    Using t#$ms o& Talo$ s#$i#s gi+#s #$$o$ ,oun% o& 

    Sinc#

    WIWIDKTK INX.

    ( )1+n

    ( )

      ( )

    ( )( )

    ( )c f n

    h x

     x R  n

    n

    n

    1

    1

    1

    ++

    +

    =

     xe x f h x   ===   )(,1,0

    ( )  ( )

    ( )( ) ( )c f 

    n R   n

    n

    n

    1

    1

    1

    100   +

    +

    +

    −=

    ( )( )

    cn

    en   1

    1   1

    +−=

    +

    h xc x   +

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    :'

    So i& # ant to ?n% out ho man t#$ms it oul%

    $#ui$# to g#t an a$o@imation o& ithin a

    magnitu%# o& t$u# #$$o$ o& l#ss than 7

    So < t#$ms o$ mo$# a$# n##%#% to g#t a t$u# #$$o$

    l#ss than

    WIWIDKTK INX.

    1e

    610−

    610)1(

    −<+ne

    en  6

    10)1(   >+

    310)1(   6 ×>+n

    *≥n

    610−

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    :(

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    :*

    PROPAACION !E

    ERRORES

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    :6

    Propa.acion de errores

    En mFtodos numFricos8 los c=lculos nose 4acen con números e*actos, Cómoestas ine*actitudes se propa.an en losc=lculosK

    E@aml# 1!

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    :9

    Encontrar los limites de Propagacion en la suma de dos numeros. Ejemplo si

    uno esta calculando X +Y donde

     X  = 1.5 ± 0.05Y  = 3.4 ± 0.04

    Solution

    Maximum possile !alue o"  X  = 1.55 # Y  = 3.44

    Maximum possile !alue o" X +Y =1.55+3.44=4.$$

    Minimum possile !alue o"  X =1.45 # Y  = 3.3%.

    Minimum possile !alue o" X +Y =1.45+3.3%=4.&1

    Por lo tanto

    4.&1 ' ( + ) '4.$$.

    Propa.ación de errores en

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    ::

    p .)órmulas

    SI $  #s una &uncin %# +a$ias +a$ia,l#s @17 @27 @'7 [.@n-17@n 

    #ntonc#s #l +alo$ m@imo osi,l# %#l #$$o$ #n $   #sta%a%o!

    n

    n

    n

    n

     X  X 

     f   X 

     X 

     f   X 

     X 

     f   X 

     X 

     f   f     ∆

    ∂∂

    +∆∂

    ∂++∆

    ∂∂

    +∆∂∂

    ≈∆   −−

    1

    1

    2

    2

    1

    1

    .......

    E@aml# 2!

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    :<

    >a t#nsin #n un mi#m,$o a@ial %# una s#ccin$#$#s#ntati+a cua%$a%a #sta %a%o!

    Encu#nt$# #l #$$o$ m@imo osi,l# m@imo #n la

    m#%i%a %# lala t#nsion.

     E h

     F 2

    ∈=

     ;*.072 ±= F 

    mm1.04 ±=h

    a5.170 ±= E 

    Solucion

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    SolutionS#a!

    Entonc#s!

    El cam,io $#lati+o #sta %a%o o$!

    a su,st$accin %# los nAm#$os u# son mu c#$canos o casi igual#s c$#ain#@actitu%#s in%#s#a%as. Usa$#mos la &$mula a$a la $oagacin %##$$o$7 #l cual s# %#mu#st$a u# #sto #s +#$%a%.

     y x z    −=

     y y

     z  x

     x

     z  z    ∆

    ∂∂

    +∆∂∂

    =∆

     y x   ∆−+∆=   )1()1(

     y x   ∆+∆=

     y x

     y x

     z 

     z 

    ∆+∆=

    o$ #=#mlo si!

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    =

    0.6667

    66.67

    001.02 ±= x

    001.0003.2   ±= y

    :003.22:

    001.0001.0

    +

    =

    ∆ z 

     z