[PDF] 1 Méthode de Gauss et factorisation LU





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1 Méthode de Gauss et factorisation LU

(c) Résoudre le système (1) par l'algorithme de Gauss avec pivot partiel. (d) Calculer la factorisation ¯L¯U de PA (où P est la matrice produit des matrices 



Second degré : Résumé de cours et méthodes 1 Définitions : 2

2 Factorisation racines et signe du trinôme : DÉFINITION. On appelle discriminant du trinôme ax2 +bx+c (a = 0)



Déplacement et méthodes rapides de factorisation des matrices

Il existe également des algorithmes orientés lignes. Algorithme 3 Algorithme de factorisation LU. Entrées: le tableau contenant la matrice A. Sorties: la partie 



1.3 Les méthodes directes

Factorisation LU Tout va donc très bien pour ce système mais supposons maintenant qu'on ait à résoudre. 3089 systèmes



3. Factorisation LU - Sections 2.6 et 2.7

Ceci est une factorisation (ou décomposition) LU de la matrice A. MTH1007: alg`ebre linéaire Lorsqu'une ligne de A débute avec des zéros il en est de.



Le factorisation des grands nombres

Le nombre u (première ligne) numérote ces nombres carrés. On calcule la différence de chacun avec n (deuxième ligne ; m = 86) et on divise ces valeurs par le 



METHODES NUMERIQUES

On présentera un algorithme qui factorise une matrice donnée A en une Cependant le produit de la troisi`eme ligne avec la deuxi`eme colonne.



Factorisation de polynômes de degré 3

NB : ces méthodes fonctionnent avec des polynômes de degré supérieur à 3. Exercice 1 : factorisez au maximum les polynômes suivants : 1. P(x) = 6x3 +11x2 ?3x 



1 Premiers pas avec Xcas

1/3+3/4 sqrt(5)^2 resoudre(2*x+3=0). 500! Notez que. – pour effacer une ligne de commande on clique dans le numéro de niveau à gauche de la ligne 



Exercice 2 Soit A ? M n(R) une matrice inversible admettant une

Autrement dit si A admet une factorisation LU (avec L triangulaire des coefficients de A lignes par lignes : calcul de U et L lignes par lignes.



Factorisation Mathématique - Solveurs Crypto Maths

Factorisations en appliquant les identités remarquables 1) Les identités remarquables On applique une identité remarquable pour factoriser Rappel : a2+ 2ab + b2= (a + b)2 a2– 2ab + b2= (a – b)2 a2– b2= (a – b)(a + b) 3 Yvan Monka – Académie de Strasbourg – www maths-et-tiques Méthode : Factoriser en appliquant les



1 FACTORISATIONS - maths et tiques

Factorisation : Lecture « droite gauche » de la formule de distributivité ! Définition : Factoriser une expression c’est transformer une somme ou une différence en produit Dans la pratique factoriser c’est mettre en facteur en gagnant des parenthèses dans une expression Méthode : Appliquer la distributivité pour le calcul mental



Les méthodes de factorisation

Les méthodes de factorisation Rappelons que : Factoriser signifie : transformer une somme en un produit Comment reconnaître une somme ou un produit ? Une somme est le résultat de l’addition de deux ou plusieurs termes Exemples: (1) a b+ + 3 est une somme de 3 termes : a b et 3 (2) x y z w? + ? est une somme de 4 termes : x ?y z

  • Factorisation en Ligne en recherchant Les Facteurs Communs

    La fonction factoriser est en mesure de reconnaitre les facteurs communs d'une expression algébrique : 1. Ces facteurs communs peuvent être des nombres, ainsi la factorisation de l'expression 3x+3, factoriser(3x+3), renverra 3(1+x) 2. Ces facteurs communs peuvent être des lettres, ainsi la factorisation de l'expression ax+bx, factoriser(ax+bx), ret...

  • Factorisation en utilisant Les Identités Remarquables

    La fonction factoriser est en mesure de reconnaitre les identités remarquables usuelles et de les utiliser pour factoriser des expressions algébriques 1. l'identité remarquable suivante a2+b2+2ab=(a+b)2 est par exemple utilisée pour factoriser l'expression 1+2x+x2, le résultat renvoyé par la fonction est (1+x)2 2. l'identité remarquable suivante a2...

  • Factorisation en Ligne Des Polynômes Du Second degré.

    La fonction factoriser est en mesure de reconnaitre les polynomes du second degré et de les factoriser quand cela est possible 1. Ainsi, la fonction permet de factoriser en ligne le polynôme du second degré suivant -6-x+x2, le résultat renvoyé par la fonction est l'expression factorisée (2+x)?(-3+x) 2. Par exemple en saisissant factoriser(-12+x2+x2...

  • Factorisation de Fraction

    La fonction factoriser est en mesure de factoriser des fractions algébriques: 1. Ainsi, la fonction permet de factoriser la fraction suivante x+2?a?xb, le résultat renvoyé par la fonction est l'expression factorisée x?(1+2?a)b 2. Par exemple en saisissant factoriser(-12+x2+x2b), la fonction retournera la factorisation en ligne de la fraction, c'est...

C'est quoi factoriser ?

(Définition) Factoriser c'est l'action de transformer une somme (une addition) en un produit (une multiplication) de 2 facteurs (ou plus). Exemple : L' addition 3x+6 3 x + 6 peut se factoriser en multiplication 3×(x+2) 3 × ( x + 2)

Qu'est-ce que la factorisation ?

La factorisation est l'opération inverse du développement , développer consiste à transformer un produit en somme. La fonction retourne alors la forme factorisée de l'expression algébrique placée en paramètre.

Qu'est-ce que la fonction factoriser ?

La fonction retourne alors la forme factorisée de l'expression algébrique placée en paramètre. La fonction factoriser est en mesure de reconnaitre les facteurs communs d'une expression algébrique : Ces facteurs communs peuvent être des nombres, ainsi la factorisation de l'expression 3 x + 3, factoriser ( 3 x + 3), renverra 3 ( 1 + x)

Comment factoriser une expression algébrique ?

La factorisation d'une expression algébrique consiste à la mettre sous forme de produit. La factorisation est l'opération inverse du développement , développer consiste à transformer un produit en somme. La fonction retourne alors la forme factorisée de l'expression algébrique placée en paramètre.

Sup"GaliléeAnnée 2020/2021

MACS1

Analyse numérique - TD6 & TD 7 - Corrigé

Méthodes directes pour la résolution des systèmes linéaires1Méthode de Gauss et factorisationLU

Exercice 1 : un exemple

Soient;;

PR. On considère le système linéaire suivant d"inconnuesx1;x2;x3: %x

12x23x3

2x16x25x3

x

12x27x3

(1) 1. Écrire le système (1)sous la formeAxxxbbb, avecAPM3pRq,xxxPR3;etbbbPR3, que l"on explicitera. 2. Est-ce que le système (1)admet une unique solution pour tout;; PR? 3.

Montrer que Aadmet une unique factorisationLU.

Dans la suite on choisit1, 1et

2et on va résoudre le systèmeAxxxbbbde plusieurs façons :

(a) Résoudre le système (1)par l"algorithme de Gauss sans pivot. (b) Calculer l afacto risationLUdeApuis résoudre le système(1)en utilisant cette factorisationLU. (c) Résoudre le système (1)par l"algorithme de Gauss avec pivot partiel. (d)

Calculer la facto risation

LUdePA(oùPest la matrice produit des matrices de permutations effectuées dans

l"algorithme de Gauss avec pivot partiel), puis résoudre le système(1)en utilisant cette factorisation.

Correction1. On a

A 1 23 2 65 12 7 ; xxx x 1 x 2 x 3 ; bbb Aetbbbétant les données, etxxxPR3le vecteur inconnu.

2. On calculedetpAq 240doncAest inversible. Le système admet donc une unique solution :xxxA1bbb, Pour tout

b bbPR3, c"est-à-dire pour tout;; PR.

3. On choisit1, 1et

2. Vérifions queAadmet une unique factorisationLU. D"après le cours (ou l"exercice 3

ci-dessous), une condition suffisante est que les sous matrices principales deAsont inversibles. Ceci est bien le cas car :

detp1q detp1q 10,detp2q det1 2 2 6

20, etdetp3q detpAq 0.

3. (a) Le fait queAadmet une (unique) factorisationLUrevient à dire que l"on peut effectuer l"algorithme de Gauss sans

pivot. On regroupeAetbbb(en ajoutantbbbà droite deA) : 1 231 2 651 12 72 L

2ÐL22L1

L

3ÐL3L1

1 231

0 2 13

04 101

L

3ÐL32L2

1 231

0 2 13

0 0 125

A p0qAbbbp0qbbbAp1qbbbp1qAp2qbbbp2q

En posantUAp2qetcccbbbp2qon est ramené à résoudre le système triangulaire supérieurUxxxccc, que l"on résout par

remontée : %12x3 5ñpermet de calculerx3:x3 512

2x2x3 3ñpermet de calculerx2connaissantx3:x2 3124

x

12x23x31ñpermet de calculerx1connaissantx2;x3:x173

1 (b) Pour trouver la factorisationLUdeAon reprend les étapes de l"algorithme de Gauss : 1 23 2 65 12 7 loooooooooomoooooooooon

AAp0qÝÑ

L

2ÐL2222L1

L

3ÐL3111L1

1 23 0 2 1 04 10 loooooooooomoooooooooon A p1q 1 0 0 2 1 0 1 0 1 loooooooomoooooooon E p1q 1 23 2 65 12 7 loooooooooomoooooooooon A p0q L

3ÐL3p222qL2

1 23 0 2 1

0 0 12

loooooooomoooooooon A p2q 1 0 0 0 1 0 0 2 1 looooooomooooooon E p2q 1 23 0 2 1 04 10 loooooooooomoooooooooon A p1q

Notons queEp1qest inversible, etpEp1qq1

1 0 0 2 1 0 1 0 1 . De même,Ep2qest inversible, etpEp2qq1 1 0 0 0 1 0 02 1 Ainsi, à la fin de la 1ère étape de la méthode de Gauss on a : A p1qEp1qA; et à la fin de la 2ème étape on obtient : U defAp2qEp2qAp1qEp2qEp1qA:

De l"égalité ci-dessus, on a

E p2qEp1qAUðñA pEp2qEp1qq1U

ðñA

pEp1qq1pEp2qq1 U

ðñALU

avecLdef pEp1qq1pEp2qq1 1 0 0 2 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 02 1 1 0 0 2 1 0 12 1

Notons que pour obtenirLil suffit de partir de la matrice identitéIpuis de recopier dans cette matrice, en les changeant de

signe, les coefficients utilisés à chaque opération élémentaire 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 2 221 0
1

112221

I L pEp1qq1pEp2qq1

Si l"on souhaite directement trouver la factorisationLUdeAsans passer par les étapes de l"algorithme de Gauss, alors on

chercheL 1 0 0 211 0

31`321

etU u

11u12u13

0u22u23

0 0u33

telles queLUA. Identifions les coefficients ligne par ligne : Étape 1 : identification de la première ligne deLUA: u

11a111; u12a122; u13a13 3:

Étape 2 : identification de la deuxième ligne deLUA:

21u11a212ñ`212;

21u12u22a226ñu222;

21u13u23a23 5ñu231:

Étape 2 : identification de la troisième ligne deLUA:

31u11a311ñ`311;

31u12`32u22a32 2ñ`32 2;

31u13`32u23u33a337ñu3312:

2

C"est cette méthode que l"on généralisera ci-dessous, dans l"exercice 2, pour écrire l"algorithme de calcul de la factorisationLU

d"une matriceAde dimension quelconque. Utilisons maintenant cette factorisationLUpour résoudre le systèmeAxxxbbb. On a

AxxxbbbðñLUxxxbbb

ðñLyyybbbpuisUxxxyyy

On résout par descenteLyyybbbet on trouveyyy p1;3;5qt(notons queyyycccde la question (a)). Puis on résoutUxxxyyy

par remontée, et on trouvexxx p73 ;3124 ;512 qt.

(c) Effectuons maintenant l"algorithme de Gauss avec pivot partiel. On commence par chercher dans la colonne 1 le plus grand

nombre en valeur absolue : ici 2 (à la 2ème ligne) et on permute la 2ème ligne avec la 1ère :

1 231 2 651 12 72 L

2ØL1

2 651 1 231 12 72 Ensuite on effectue la 1ère étape de la méthode de Gauss : 2 651 1 231 12 72 L

2ÐL212

12 12 L1 L

3ÐL312

12 12 L1 2 651 01123
2

051925

2

On cherche maintenant dans la colonne 2 à partir de la ligne 2 le plus grand nombre en valeur absolue : ici -5 (à la 3ème

ligne) et on permute la 3ème ligne avec la 2ème : 2 651 01123
2

051925

2 L

3ØL2

2 651

051925

2 01123
2 Puis on effectue la 2ème (et dernière) étape de la méthode de Gauss : 2 651

051925

2 01123
2 L

3ÐL315

15 15 L2 2 651

051925

2

0 01251

En posant

U 2 65 05192

0 0125

etccc 1 52
1 on est ramené à résoudre le système triangulaire supérieurUxxxccc, que l"on résout par remontée. On retrouve alorsxxx p73 ;3124 ;512 qt. (d) Pour trouver la factorisation LUdePAon reprend les étapes de l"algorithme de Gauss avec pivot partiel : 1 23 2 65 12 7 loooooooooomoooooooooon

AAp0qÝÑ

L

2ØL1

2 65 1 23quotesdbs_dbs27.pdfusesText_33
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