İçeriğe atla

Pivot eleman

Pivot ya da pivot element algoritmaların bir matris, dizi veya bir tür sonlu küme içinden, bir hesaplamada (ör. Gauss eliminasyonu, Hızlı Sıralama, Simpleks algoritması vb.) kullanılmak üzere seçtiği ilk elemandır. Matris algoritmaları için pivotun en azından sıfırdan farklı olması istenir ve genellikle sıfırdan uzak bir değer seçilir. Bu durumda algoritmanın düzgün çalışması için uygun pivot seçiminde satır veya sütunlar aralarında yer değiştirtilebilir.

Hızlı Sıralamada pivot eleman bölümleme için seçilen sınır değeridir. Algoritma tüm elemanları pivota göre özyineleme yaparak sıralar.

Pivot seçimi algoritmaya daha fazla işlem ekler ve hesaplama maliyetini artırır. Eklenen bu işlemler bazı durumlarda algoritmanın çalışması için olmazsa olmazdır. Diğer durumlarda da eklemeler, ulaşılan sonuçlarda sayısal kararlılık sağladığı için değerlidir.

Pivot seçimi gerektiren sistem örnekleri

Gauss eliminasyonunda algoritma sıfırdan farklı bir pivot elemana ihtiyaç duyar. Pivotun sıfıra eşit olmasını engellemek için satır ve sütunlarda yer değişimi gerekli hale gelebilir. Örneğin aşağıdaki sistem eliminasyonun yapılabilmesi için 2. ve 3. satırların birbiriyle değiştirmesini gerektirmektedir.

Değişimden sonra oluşan sistem eliminasyon algoritmasının çalışmasına ve ters alma işleminin sonuca ulaşmasına olanak tanır. Satır değişiminden sonra sistem aşağıdaki hali alır.

Bunlara ek olarak, Gauss eliminasyonunda genellikle pivot elemanının mutlak değerinin büyük olması istenir. Bu sayısal kararlılığı artırır. Örneğin aşağıdaki sisteme Gauss eliminasyonu ve oranlama uygulandığında büyük yuvarlama hataları alınmaktadır.

Bu sistemin tam çözümleri x1 = 10,00 and x2 = 1,000'dir; fakat dört basamakla eliminasyon ve geri oranlama yapıldığında a11'in küçük olması yuvarlama hatalarını ortaya çıkarır. Uygun pivot seçimi yapılmadan algoritmanın ulaştığı sonuçlar x1 ≈ 9873,3 and x2 ≈ 4'tür. Bu durumda iki satır yer değiştirilerek a21'in pivot pozisyonuna gelmesi tercih edilir.

Değişim sonucu oluşan sistem ele alındığında, dört değerle algoritma uygulandığında doğru sonuçlar olan x1 = 10,00 ve x2 = 1,000 elde edilmektedir.

Kısmi ve tam pivot seçimi

Kısmi pivot seçiminde algoritma matrisin sütunundaki en yüksek mutlak değere sahip girişi pivot eleman olarak belirler. Bu tür seçim yuvarlama hatalarının kabul edilebilir düzeye düşürülmesinde genellikle yeterli olur. Ancak bazı sistemler ve algoritmalarda gerekli değerlere ulaşabilmek için tam pivot seçimi (ya da maksimum pivot seçimi) kullanılmak zorunda kalınabilir. Bu seçimde ise matrisin tüm elemanları değerlendirilir, satır ve sütunlar gerekirse değiştirilerek en yüksek doğruluğu verecek değer pivot olarak seçilmeye çalışılır. Çoğu zaman sonuçlarda kararlılığı sağlamak tam pivot seçimine gerek yoktur. Tam seçim daha fazla işlem gerektirdiğinden her durumda kullanılması gereken bir strateji değildir.

Ölçekli pivot seçimi

Kısmi seçimin bir türüne ölçekli pivot seçimi denir. Bu yaklaşımda algoritma, girişler içinde satırdaki diğer elemanlara kıyasla en büyük elemanı pivot olarak seçer. Bu metot girişlerin büyüklükleri arasında yuvarlama hatalarına yol açacak büyük farklar varsa tercih edilir. Ölçekli seçim aşağıdaki gibi satır girişleri arasında ciddi farklar olan sistemlerde kullanılmalıdır. Örnekte 30 girişi 5,291'den büyüktür ama iki satırın yer değiştirmesi istenir. Çünkü 5,291 değeri ölçekli seçime uygun şekilde satırdaki diğer elemanlara göre daha büyük farklar yaratır. Satırlar değiştirilmeden seçim yapılırsa önceki sistem gibi yuvarlama hataları görülecektir.

Kaynakça

Bu makale PlanetMath'deki Pivoting maddesinden GFDL lisansıyla faydalanmaktadır.

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Normal dağılım</span> sürekli olasılık dağılım ailesi

Normal dağılım, aynı zamanda Gauss dağılımı veya Gauss tipi dağılım olarak isimlendirilen, birçok alanda pratik uygulaması olan, çok önemli bir sürekli olasılık dağılım ailesidir.

<span class="mw-page-title-main">Gama fonksiyonu</span>

Gama fonksiyonu, matematikte faktöriyel fonksiyonunun karmaşık sayılar ve tam sayı olmayan reel sayılar için genellenmesi olan bir fonksiyondur. Г simgesiyle gösterilir.

<span class="mw-page-title-main">Matris (matematik)</span>

Matematikte matris veya dizey, dikdörtgen bir sayılar tablosu veya daha genel bir açıklamayla, toplanabilir veya çarpılabilir soyut miktarlar tablosudur. Dizeyler daha çok doğrusal denklemleri tanımlamak, doğrusal dönüşümlerde çarpanların takibi ve iki parametreye bağlı verilerin kaydedilmesi amacıyla kullanılırlar. Dizeylerin toplanabilir, çıkartılabilir, çarpılabilir, bölünebilir ve ayrıştırılabilir olmaları, doğrusal cebir ve dizey kuramının temel kavramı olmalarını sağlamıştır.

<span class="mw-page-title-main">Birleştirmeli sıralama</span>

Birleşmeli Sıralama, bilgisayar bilimlerinde derecesinde karmaşıklığa sahip bir sıralama algoritmasıdır. Girdi olarak aldığı diziyi en küçük hale gelene kadar ikili gruplara böler ve karşılaştırma yöntemi kullanarak diziyi sıralar.

En küçük kareler yöntemi, birbirine bağlı olarak değişen iki fiziksel büyüklük arasındaki matematiksel bağlantıyı, mümkün olduğunca gerçeğe uygun bir denklem olarak yazmak için kullanılan, standart bir regresyon yöntemidir. Bir başka deyişle bu yöntem, ölçüm sonucu elde edilmiş veri noktalarına "mümkün olduğu kadar yakın" geçecek bir fonksiyon eğrisi bulmaya yarar. Gauss-Markov Teoremi'ne göre en küçük kareler yöntemi, regresyon için optimal yöntemdir.

<span class="mw-page-title-main">Hızlı sıralama</span>

Hızlı sıralama, günümüzde yaygın olarak kullanılan bir sıralama algoritmasıdır. Hızlı sıralama algoritması n adet sayıyı, ortalama bir durumda, karmaşıklığıyla, en kötü durumda ise karmaşıklığıyla sıralar. Algoritmanın karmaşıklığı aynı zamanda yapılan karşılaştırma sayısına eşittir.

<span class="mw-page-title-main">Tekdüze dağılım (sürekli)</span> Özel olasılık dağılımı

Sürekli tekdüze dağılım (İngilizce: continuous uniform distribution) olasılık kuramı ve istatistik bilim dallarında, her elemanı, olasılığın desteklendiği aynı büyüklükteki aralık içinde bulunabilir, her sürekli değer için aynı sabit olasılık gösteren bir olasılık dağılımları ailesidir. Desteklenen aralık iki parametre ile, yani minimum değer a ve maksimum değer b ile, tanımlanmaktadır. Bu dağılım kısa olarak U(a,b) olarak anılır.

Olasılık kuramı ve istatistik bilim kollarında, multinom dağılımı binom dağılımının genelleştirilmesidir.

Olasılık kuramı ve istatistik bilim kollarında, çokdeğişirli normal dağılım veya çokdeğişirli Gauss-tipi dağılım, tek değişirli bir dağılım olan normal dağılımın çoklu değişirli hallere genelleştirilmesidir.

Periyodik fonksiyon, matematikte belli zaman aralığıyla kendini tekrar eden olguları ifade eden fonksiyonlara verilen isimdir. Tekrar etme süresi "periyot" olarak bilinir. Trigonometrik fonksiyonlar en tipik periyodik fonksiyonlardır. Bununla birlikte, diğer periyodik fonksiyonlar da trigonometrik fonksiyonların toplamı olarak ifade edilebilirler.

Matematikte, Gauss sabiti, G ile gösterilir,1 ve karekök 2 aritmetik-geometrik ortalama'sının tersi olarak tanımlanır.

<span class="mw-page-title-main">Hilbert uzayı</span>

Matematikte Hilbert uzayı, sonlu boyutlu Öklit uzayında uygulanabilen lineer cebir yöntemlerinin genelleştirilebildiği ve sonsuz boyutlu da olabilen bir vektör uzayıdır. Daha kesin olarak, bir Hilbert uzayı, uzayın tam metrik uzay olmasını sağlayan bir uzaklık fonksiyonu üreten bir iç çarpımla donatılmış bir vektör uzayıdır. Bir Hilbert uzayı, bir Banach uzayının özel bir durumudur. Matematik, fizik ve mühendislikte sıkça kullanılmaktadır. Kuantum mekaniğiyle uyumludur. Adını David Hilbert'ten almaktadır.

Doğrusal cebirde veya daha genel ifade ile matematikte matris çarpımı, bir matris çiftinde yapılan ve başka bir matris üreten ikili işlemdir. Reel veya karmaşık sayılar gibi sayılarda temel aritmetiğe uygun olarak çarpma yapılabilir. Başka bir ifade ile matrisler, sayı dizileridir. Bu yüzden, matris çarpımını ifade eden tek bir yöntem yoktur. "Matris çarpımı" terimi çoğunlukla, matris çarpımının farklı yöntemlerini ifade eder. Matris çarpımının anahtar özellikleri şunlardır: Asıl matrislerin satır ve sütun sayıları, ve matrislerin girişlerinin nasıl yeni bir matris oluşturacağıdır.

Jacobi metodu, sayısal lineer cebirde lineer denklemlerin diyagonal olarak baskın sistemlerin çözümlerinin belirlenmesi için oluşturulmuş bir algoritmadır. Her diyagonal eleman tek tek çözülür ve yaklaşık bir değer olarak alınır. Bu aşama onlar yakınsayana kadar tekrarlanır. Bu algoritma matris köşegenleştirilmesi Jacobi dönüşüm metodunun sadeleştirilmiş şeklidir. Bu metot daha sonra Carl Gustav Jacob Jacobi olarak isimlendirilmiştir.

Matematiksel modellerin çözümünde kullanılır. Model kısıtlarından en az birisinin = veya => olması gerekir. Bu çözüm yönteminin bir türevide iki aşamalı yöntemdir. Büyük M yönteminde amaç satırındaki katsayılar M katsayısını alırlar. M katsayısı model içerisindeki hiçbir katsayının ulaşamayacağı kadar büyük bir sayı kabul edilmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Dağılma</span>

Elektromanyetizmada ve optikte dağılma ya da dispersiyon, elektromanyetik dalganın ilerlediği ortamdaki faz hızının frekansına bağlı olması durumudur. Kırılma indisinin frekansa bağlılığı olarak da tanımlanabilmektedir. Bu özelliğe sahip ortamlar dağıtıcı ortamlar olarak bilinir. Faz hızı ile grup hızının eşit olması durumunda dağılma sıfırlanır; grup hızının daha büyük olması anormal dağılma olarak bilinir. İletim hatları ve optik fiberler gibi dalga kılavuzlarında dalga yayılımını büyük ölçüde etkileyen dağılma, dalga denkleminin geçerliği olduğu diğer sistemlerde de gözlemlenebilmektedir.

Matematikte, Ruffini'nin kuralı, bir polinomun Öklid bölünmesinin x – r biçimindeki bir denklem ile kağıt kalemle hesaplanması için geliştirilmiş bir yöntemdir. 1804 yılında Paolo Ruffini tarafından tanımlanmıştır. Kural, bölenin doğrusal bir bölen olduğu özel bir sentetik bölme durumudur.

Matematikte, satır azaltma olarak da bilinen Gauss eliminasyonu, lineer denklem sistemlerini çözmek için kullanılan bir algoritmadır. Karşılık gelen katsayı matrisi üzerinde gerçekleştirilen bir dizi işlemden oluşur. Bu yöntem aynı zamanda bir matrisin sırasını, bir kare matrisin determinantını ve ters çevrilebilir bir matrisin tersini hesaplamak için de kullanılabilir. Yöntem adını Carl Friedrich Gauss'tan (1777-1855) almıştır ancak yöntemin bazı özel durumları - kanıt olmadan sunulsa da - Çinli matematikçiler tarafından MS. 179 dolaylarında biliniyordu.

Lineer cebirde bir matris, Gauss eliminasyonunun sonucu olan şekle sahipse eşelon biçimindedir.

MS 2. yüzyılda Mısır'da Yunan astronom, coğrafyacı ve jeolog Batlamyus tarafından oluşturulan kirişler tablosu, matematiksel astronomi üzerine bir inceleme olan Batlamyus'un Almagest adlı eserinin Kitap I, bölüm 11'inde yer alan bir trigonometrik tablodur. Esasen sinüs fonksiyonunun değer tablosuna eşdeğerdir. Astronomi de dahil olmak üzere birçok pratik amaç için yeterince kapsamlı olan en eski trigonometrik tablodur. 8. ve 9. yüzyıllardan beri sinüs ve diğer trigonometrik fonksiyonlar, İslam matematiği ve astronomisinde kullanılmış ve sinüs tablolarının üretiminde reformlar yapılmıştır. Daha sonra Muhammed ibn Musa el-Harezmi ve Habeş el-Hâsib bir dizi trigonometrik tablo üretmiştir.