feat: Skript mit Newton Verfahren, einfach und modifiziert. build: sympy zu requirements hinzugefügt
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4e31672189
commit
d39e3fcff0
@ -1,4 +1,5 @@
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matplotlib == 3.10.8
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matplotlib == 3.10.8
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numpy == 2.4.3
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numpy == 2.4.3
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black == 26.3.1
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black == 26.3.1
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ipykernel == 7.2.0
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ipykernel == 7.2.0
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sympy == 1.14.0
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102
src/optimierung/newton_verfahren.py
Normal file
102
src/optimierung/newton_verfahren.py
Normal file
@ -0,0 +1,102 @@
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#%%
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import numpy as np
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import sympy as sp
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import matplotlib.pyplot as plt
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#%%
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# "Einfacher" Newton Verfahren
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# Parameter
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N = 200
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x = sp.Symbol('x')
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# Funktion
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f_sym = sp.sin(3*x)+0.02*x**2
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# Ableitungen
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f = sp.lambdify(x, f_sym, "numpy")
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f_prime = sp.lambdify(x, sp.diff(f_sym, x), "numpy")
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f_second = sp.lambdify(x, sp.diff(f_sym, x, 2), "numpy")
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# Daten
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x_data = np.linspace(0,10,N)
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f_data = f(x_data)
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# Plot
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plt.figure(1)
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plt.plot(x_data, f_data)
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plt.xlabel("x")
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plt.ylabel("y")
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plt.grid("on")
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plt.axis("image")
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# Newton Verfahren
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# Startwert
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startwerte = [6.6, 3.4, 8.38]
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# Iterationsformel
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x_n = lambda x: x - f_prime(x)/f_second(x)
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# Iteration
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for x_0 in startwerte:
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n = 0
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x_i = x_0
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f_x_prime = f_prime(x_0)
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print(f"n: {n}\nf(x): {x_0}\nf'(x): {f_x_prime}\n")
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limit = 4
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while np.abs(f_x_prime) > 1e-16 and limit > 0:
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n += 1
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x_i = x_n(x_i)
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f_x_prime = f_prime(x_i)
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print(f"n: {n}\nf(x): {x_i}\nf'(x): {f_x_prime}\n")
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limit -= 1
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#%%
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# "Modifizierter" Newton Verfahren
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# Parameter
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N = 200
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x = sp.Symbol('x')
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# Funktion
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f_sym = sp.sin(3*x)+0.02*x**2
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# Ableitungen
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f = sp.lambdify(x, f_sym, "numpy")
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f_prime = sp.lambdify(x, sp.diff(f_sym, x), "numpy")
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f_second = sp.lambdify(x, sp.diff(f_sym, x, 2), "numpy")
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# Daten
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x_data = np.linspace(0,10,N)
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f_data = f(x_data)
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# Plot
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plt.figure(1)
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plt.plot(x_data, f_data)
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plt.xlabel("x")
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plt.ylabel("y")
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plt.grid("on")
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plt.axis("image")
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# Newton Verfahren
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# Startwert
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startwerte = [6.6, 3.4, 8.38]
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# Iterationsformel
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x_n = lambda x: x - f_prime(x)/np.abs(f_second(x))
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# Iteration
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for x_0 in startwerte:
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n = 0
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x_i = x_0
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f_x_prime = f_prime(x_0)
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print(f"n: {n}\nf(x): {x_0}\nf'(x): {f_x_prime}\n")
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limit = 4
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while np.abs(f_x_prime) > 1e-16 and limit > 0:
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n += 1
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x_i = x_n(x_i)
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f_x_prime = f_prime(x_i)
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print(f"n: {n}\nf(x): {x_i}\nf'(x): {f_x_prime}\n")
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limit -= 1
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