2. Métodos Iterativos
• Motivação I
o Ocorrência em larga escala de sistemas lineares em
cálculos de Engenharia e modelagem científica
• Exemplos:
o Simulações de processos químicos
o Simulações de dispositivos e circuitos
o Modelagem de processos geocientíficos e
geoambientais
o Análise estrutural
o Biologia estrutural
o Modelagem de processos físicos
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3. Métodos Iterativos
• Motivação II
o Tendência à existência de matrizes de coeficientes à
grandes e esparsas
• Grandes Comum para n > 100.000
• Esparsas Maioria dos coeficientes nulos
o Resolução de sistemas esparsos por métodos diretos
• Processos de triangularização e fatoração Onerosos,
por não preservarem a esparsidade original, que pode
ser útil por facilitar a resolução do sistema.
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4. Métodos Iterativos
• Motivação III
o Métodos mais apropriados para a resolução de
sistemas de natureza esparsa Métodos
iterativos
• Gauss-Jacobi
• Gauss-Seidel
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5. Métodos Iterativos
• Vantagem Menos suscetíveis ao acúmulo de
erros de arredondamento do que o método de
Eliminação de Gauss.
• Lembretes importantes:
o Como todo processo iterativo, estes métodos
sempre apresentarão um resultado aproximado,
que será tão próximo do resultado real conforme
o número de iterações realizadas.
o Além disto, também é preciso ter cuidado com a
convergência destes métodos.
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6. Métodos Iterativos
• Em certos casos, métodos diretos não são eficientes, por
exemplo, quando a matriz dos coeficientes é uma matriz
esparsa (muitos elementos iguais a zero).
• Métodos iterativos são mais econômicos no que tange a
memória dos computadores
• Podem ser usados para reduzir os erros de arredondamento
na solução obtida por métodos exatos.
• Em alguns casos podem ser aplicados para resolver conjuntos
de equações não lineares
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7. Métodos Iterativos
• Um método é iterativo quando fornece uma
sequência de aproximações da solução
• Cada uma das aproximações é obtida das
anteriores pela repetição do mesmo processo
• Precisam sempre saber se a sequência obtida está
convergindo ou não para a solução desejada.
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8. Métodos Iterativos
• Para determinar a solução de um sistema linear por
métodos iterativos, precisamos transformar o
sistema dado em um outro sistema onde possa ser
definido um processo iterativo
• A solução obtida para o sistema transformado
deve ser também solução do sistema original
(sistemas lineares devem ser equivalentes)
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11. Métodos Iterativos
• Outra vantagem destes métodos não são
tão suscetíveis ao acúmulo de erros de
arredondamento como o método de
Eliminação de Gauss.
• É importante lembrar que:
o Como todo processo iterativo, estes métodos
sempre apresentarão um resultado
aproximado, que será tão próximo do
resultado real conforme o número de
iterações realizadas.
o Além disso, também é preciso ter cuidado
com a convergência desses métodos.
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12. Métodos Iterativos
Métodos Iterativos
• Transforma o sistema linear Ax=b em x = Cx +g
o A: matriz dos coeficientes, n x m
o x: vetor das variáveis, n x 1;
o b: vetor dos termos constantes, n x 1.
• Métodos utilizados:
o Gauss-Jacobi
o Gauss-Seidel
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13. Métodos Iterativos
Método de Gauss-Jacobi
• Conhecido x(0) (aproximação inicial) obtém-se
consecutivamente os vetores:
De um modo geral, a aproximação x(k+1) é calculada
pela fórmula
x(k+1) = C x(k)+g, k=0, 1, ...
etc.o),aproximaçã(segunda,
o)aproximaçã(primeira,
)()(
)()(
gCxx
gCxx
12
01
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22. 2) Resolva o sistema linear a seguir, pelo método de Jacobi,
tendo como para Xo=0, Yo=0 e Zo=0 e ε=0,04.
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23. 3) Resolva o sistema linear a seguir, pelo método de Jacobi,
tendo como para Xo=0, Yo=0 e Zo=0 e ε=0,03.
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24. 4) Resolva o sistema linear a seguir, pelo método de Jacobi, tendo
como para Xo=0, Yo=0 e Zo=0 e ε=0,05.
6x + y + 2z = 10
x – 3y + 0,5z = 2,8
0,75x + 3y – 10z = -6,9
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25. 10 x1 + 2x2 + 3x3 = 7
x1 + 5x2 + x3 = -8
2x1 + 3x2 + 10x3 = 6
6) Resolva o sistema linear a seguir, pelo método de Jacobi,
tendo como para Xo=0, Yo=0 e Zo=0 e ε=0,05.
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27. 1) Resolva o sistema linear a seguir, pelo método de Gauss-
Jacobi, tendo como para Xo=0, Yo=0 e Zo=0 e ε=0,05.
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28. 4) Resolva o sistema linear a seguir, pelo método de Jacobi, tendo
como para Xo=0, Yo=0 e Zo=0 e ε=0,03.
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29. 5) Resolva o sistema linear a seguir, pelo método de Jacobi,
tendo como para Xo=0, Yo=0 e Zo=0 e ε=0,06.
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30. Métodos Iterativos
Método de Gauss-Seidel para se chegar às fórmulas de
iterações, na forma matricial:
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31. Métodos Iterativos – Critério das Linhas para Seidel
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• Segundo esse critério, um determinado sistema
irá convergir pelo método de Gauss-Seidel, se:
ii
n
ij
j
ij aa
1
, para i=1, 2, 3, ..., n.
32. Prof. Renan Gustavo Pacheco Soares
Exemplo: O sistema abaixo satisfaz o critério das
linhas e essa verificação pode ser feita de
maneira quase imediata, observando-se que:
Métodos Iterativos – Critério das Linhas para Seidel
0.1048.02.14.0
0.12.02.01.0
8.73.06.036.0
4.02.02.02
4321
4321
4321
4321
xxxx
xxxx
xxxx
xxxx
4.28.02.14.04
5.02.02.01.01
5.13.06.06.03
4.12.02.012
43424144
34323133
24232122
14131211
aaaa
aaaa
aaaa
aaaa
ii
n
ij
j
ij aa
1
para i=1, 2, 3, 4.
39. 2) Resolva o sistema linear a seguir, pelo método de Seidel,
tendo como para Xo=0, Yo=0 e Zo=0 e ε=0,04.
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40. 3) Resolva o sistema linear a seguir, pelo método de Seidel,
tendo como para Xo=0, Yo=0 e Zo=0 e ε=0,03.
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41. 4) Resolva o sistema linear a seguir, pelo método de Seidel, tendo
como para Xo=0, Yo=0 e Zo=0 e ε=0,05.
6x + y + 2z = 10
x – 3y + 0,5z = 2,8
0,75x + 3y – 10z = -6,9
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42. 10 x1 + 2x2 + 3x3 = 7
x1 + 5x2 + x3 = -8
2x1 + 3x2 + 10x3 = 6
6) Resolva o sistema linear a seguir, pelo método de Seidel,
tendo como para Xo=0, Yo=0 e Zo=0 e ε=0,05.
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