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Algorithmus instabil?

Schüler Fachoberschulen, 12. Klassenstufe

Tags: Algorithmus, auslöschung, Numerik, Stabilität

 
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MatheBua

MatheBua aktiv_icon

15:47 Uhr, 08.04.2019

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Wie Beweise ich a)? Bzw ich kann sagen dass der log beim linken Ausdruck irgendwann bei 0 ankommt und er deswegen instabil ist aber wieso ist der rechte nicht instabil?

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich bräuchte bitte einen kompletten Lösungsweg." (setzt voraus, dass der Fragesteller alle seine Lösungsversuche zur Frage hinzufügt und sich aktiv an der Problemlösung beteiligt.)
Online-Nachhilfe in Mathematik
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ledum

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17:07 Uhr, 08.04.2019

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Hallo
Aufgabe? und ist das Schulmathe?
Gruß ledum
MatheBua

MatheBua aktiv_icon

17:21 Uhr, 08.04.2019

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Oh sorry. Vergessen

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HAL9000

HAL9000

18:51 Uhr, 08.04.2019

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Bei a) ist wohl gemeint, wenn x in die Nähe der Maschinengenauigkeit der verwendeten Gleitkommazahlen kommt, dann kommt es allein durch Operation a:=1+x zu einer Stellenauslöschung. Da kann aln(a) noch so genau sein, der "Schaden" ist bereits angerichtet.


Besser kann man es machen, falls Funktion xln(1+x)x zur Verfügung steht, z.B. durch ausreichend viele Glieder der Potenzreihe

ln(1+x)x=k=0(-1)kk+1xk.

Aber das ist wohl schon ein Vorgriff auf weitere Teilaufgaben. ;-)

MatheBua

MatheBua aktiv_icon

19:18 Uhr, 08.04.2019

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Aber das gleiche gilt doch auch beim rechten Ausdruck oder nicht?

Also beim linken tritt Auslöschung auf, sobald x ähnlich der Maschinengenauigkeit. Richtig? Aber was ist mit rechts?
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HAL9000

HAL9000

19:31 Uhr, 08.04.2019

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Dazu habe ich doch auch schon was angemerkt, und mehr habe ich da ohne weitere Kenntnisse der Rahmenbedingungen der Aufgabe auch nicht zu sagen.
MatheBua

MatheBua aktiv_icon

20:12 Uhr, 08.04.2019

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Es sind aber keine weiteren Informationen gegeben und es gibt auch keine Folgeaufgabe.

d.h. Du würdest sagen es ist instabil, da x durch die Maschinengenauigkeit verfälscht wird ?
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HAL9000

HAL9000

21:07 Uhr, 08.04.2019

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Nein, ich sage dass für x1 durch die Operation x1+x Auslöschung entsteht. Sollte einem klar sein, wenn man sich das Speicherformat von solchen Gleitkommazahlen anschaut.


Wenn man doch erst a:=1+x rechnen muss, dann ist der rechte Term doch auch nicht stabiler als der linke, also was soll das?

Es macht nur Sinn, wenn man diese Berechnungskette x1+xln(1+x) "aufbricht", so wie ich es oben am Beispiel der Potenzreihe für ln(1+x)x demonstriert habe. Irgendwie scheinen mir hier wichtige Informationen zu fehlen, auch wenn du da was anderes sagst.
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HAL9000

HAL9000

21:44 Uhr, 08.04.2019

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Gelöscht wegen

www.matheboard.de/thread.php?threadid=590711

Mir reichts langsam - wann lernen Leute wie du endlich, dass man ehrlicherweise Cross-Postings referenziert?

Antwort
RomanGa

RomanGa aktiv_icon

17:36 Uhr, 17.04.2019

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Hallo RussenGrieche, ich kann bei f(x) = 1 + x keine Auslöschung erkennen. Es folgt eine Betrachtung ohne den Begriff der Auslöschung.

Die Definition von Stabilität ist:
|f_Schlange(x) - f(x)| / |f(x)| = C * kappa * epsilon
Wenn C klein ist, ist der Algorithmus stabil.
Hierbei ist f(x) = 1 + x.
kappa ist die Kondition und berechnet sich so:
kappa = |f'(x) * x| / |f(x)|

Wenn du dies alles berechnest, kommt C >> 1 für |x| << 1 heraus, also ist der Algorithmus instabil.

Wenn du mehr Hilfe brauchst, melde dich einfach.


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