diff --git a/documents/Numerik/Klausur2/Klausur2.tex b/documents/Numerik/Klausur2/Klausur2.tex new file mode 100644 index 0000000..eb88929 --- /dev/null +++ b/documents/Numerik/Klausur2/Klausur2.tex @@ -0,0 +1,97 @@ +\documentclass[a4paper]{article} + +\usepackage[english]{babel} +\usepackage[utf8x]{inputenc} +\usepackage{amsmath} +\usepackage{graphicx} +\usepackage[colorinlistoftodos]{todonotes} +\usepackage{stmaryrd} +\usepackage{parskip} % damit keine "unsinnigen" Einrückungen passieren + +\title{Musterlösungen für Numerik} +\author{Felix Benz-Baldas} + +\begin{document} +\maketitle + +\section{Klausur 2} +\subsection{Aufgabe 1} +\subsubsection*{(a)} + +$ +L = +\begin{pmatrix} +2 & 0 & 0 \\ +1 & 2 & 0 \\ +4 & 2 & 3 \\ +\end{pmatrix} +$ + + +\subsubsection*{(b)} +gesucht: det(A) + +sei P * L = L * R, die gewohnte LR-Zerlegung + +dann gilt: + +$det(A) = det(L) * det(R) / det(P)$ + +det(L) = 1, da alle Diagonalelemente 1 sind und es sich um eine untere Dreiecksmatrix handelt. + +$ det(R) = r_{11} * ... * r_{nn} $ da es sich um eine obere Dreiecksmatrix handelt. + + +$ det(P) = $ 1 oder -1 + +Das Verfahren ist also: +\begin{enumerate} +\item Berechne Restmatrix R mit dem Gaußverfahren. +\item \label{manker} Multipliziere die Diagonalelemente von R +\item falls die Anzahl an Zeilenvertauschungen ungerade ist negiere das Produkt aus \ref{manker} (eine Zeilenvertauschung verändert lediglich das Vorzeichen und P ist durch Zeilenvertauschungen aus der Einheitsmatrix hervorgegangen) +\end{enumerate} + +\subsection{Aufgabe 2} +\subsubsection*{(a)} +Formel: $y_i = (b_i - \sum_{j=1}^{i-1} y_j \cdot l_{ij} ) \div l_{ii} $ + +Anmerkung: $l_{ii}$ kann nicht $0$ sein, da L dann nicht mehr invertierbar wäre. + +Algorithmus: +\begin{itemize} +\item for i = 1 to i = n do +\begin{itemize} +\item sum = 0 +\item for j = 1 to j = i - 1 do +\begin{itemize} +\item sum = sum + $y_i \cdot l_{ij}$ +\end{itemize} +\item od +\item $y_i = (b_i - sum) \div l_{ii}$ +\end{itemize} +\item od +\end{itemize} + +\subsubsection*{(b)} +\begin{itemize} +\item function $ x = LoeseLGS(A,b)$ +\begin{itemize} +\item $(P,L,R) = LRZer(A)$ +\item $b'=P \cdot b $ +\item $c = VorSub(L,b') $ +\item $x=RueckSub(R,c)$ +\end{itemize} +\item end + +\end{itemize} + + +\subsubsection*{(c)} +Aufwand: +\begin{itemize} +\item Vorwärts-/Rückwärtssubstitution: jeweils $\frac{1}{2} \cdot n^2$ +\item LR-Zerlegung: $\frac{1}{3}n^3$ (den Beweis dazu braucht man nicht wissen) +\item gesamt: $\frac{1}{3}n^3+n^2$ +\end{itemize} + +\end{document}