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diff --git a/content/numerik_1.tex b/content/numerik_1.tex index 1c9dabb..b29cb9a 100644 --- a/content/numerik_1.tex +++ b/content/numerik_1.tex @@ -48,6 +48,28 @@ Für $f \in \mathcal{C}^1(E, \R^m)$ in Umgebung $E \subseteq \R^n$ von $x$: \vspace*{-2mm} $$\kappa_f(x) = \frac{\|f'(x)\| \cdot \|x\|_X}{\|f(x)\|_Y}$$ +\subsection*{Stabilität numerischer Algorithmen} + +Elementaroperationen eines Computers sind mit dem relativen Fehler $\epsilon$ behaftet. Zusätzlich existiert ein Eingabefehler derselben Größenordnung. Es ist also in jedem Fall mit einem relativen Fehler $\kappa_f(x)\epsilon$ zu rechnen. + +\subsubsection*{Vorwärtsanalyse} + +\emph{Stabilitätsindikator der Vorwärtsanalyse} eines Algorithmus' $\tilde f$ zur Lösung von $(f,x)$ ist minimales $\sigma = \sigma(x) \geq 0$ für $\{x^\epsilon\}_{\epsilon > 0}$ mit $\|x-x^\epsilon\|_X \leq \epsilon \|x\|_X$: + +\vspace{-4mm} +$$\frac{\|\tilde f(x^\epsilon) - f(x^\epsilon)\|_Y}{\|f(x^\epsilon)\|_Y} \leq \sigma \kappa_f(x^\epsilon)\epsilon + o(\epsilon) \text{ für } \epsilon \to 0$$ + +Algorithmus $\tilde f$ ist stabil im Sinne der Vorwärtsanalyse, wenn $\sigma \leq$ \#Elementaroperationen. + +\subsubsection*{Rückwärtsanalyse} + +\emph{Stabilitätsindikator der Rückwärtsanalyse} ist minimales $\varrho = \varrho(x) \geq 0$ für $\{x^\epsilon\}_{\epsilon > 0}$ s.d. für bel. $\|x^\epsilon - x\|_X \leq \epsilon \|x\|_X$ Schar $\{\hat x^\epsilon\}_{\epsilon > 0}$ ex. mit $\tilde f(\hat x^\epsilon)$ s.d. + +\vspace{-2mm} +$$\frac{\|\hat x^\epsilon - x^\epsilon\|_X}{\|x^\epsilon\|_X} \leq \varrho\epsilon + o(\epsilon) \text{ für } \epsilon \to 0$$ + +Vorwärtsstabilität folgt aus Rückwärtsstabilität. + \section*{Vektor- und Matrixnormen} \subsection*{Induzierte Matrixnorm / Operatornorm} |