المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
تأثير الأسرة والوراثة في الأخلاق
2024-10-28
تأثير العشرة في التحليلات المنطقيّة
2024-10-28
دور الأخلّاء في الروايات الإسلاميّة
2024-10-28
ترجمة ابن عبد الرحيم
2024-10-28
ترجمة محمد بن لب الأمي
2024-10-28
من نثر لسان الدين
2024-10-28


Graeffe,s Method  
  
732   04:13 مساءً   date: 10-12-2021
Author : Cajori, F.
Book or Source : "The Dandelin-Gräffe Method." A History of Mathematics, 5th ed. New York: Chelsea
Page and Part : ...


Read More
Date: 5-12-2021 414
Date: 10-12-2021 607
Date: 9-12-2021 457

Graeffe's Method

A root-finding method which was among the most popular methods for finding roots of univariate polynomials in the 19th and 20th centuries. It was invented independently by Graeffe, Dandelin, and Lobachevsky (Householder 1959, Malajovich and Zubelli 2001). Graeffe's method has a number of drawbacks, among which are that its usual formulation leads to exponents exceeding the maximum allowed by floating-point arithmetic and also that it can map well-conditioned polynomials into ill-conditioned ones. However, these limitations are avoided in an efficient implementation by Malajovich and Zubelli (2001).

The method proceeds by multiplying a polynomial f(x) by f(-x) and noting that

f(x) = (x-a_1)(x-a_2)...(x-a_n)

(1)

f(-x) = (-1)^n(x+a_1)(x+a_2)...(x+a_n)

(2)

so the result is

 f(x)f(-x)=(-1)^n(x^2-a_1^2)(x^2-a_2^2)...(x^2-a_n^2).

(3)

repeat nu times, then write this in the form

 y^n+b_1y^(n-1)+...+b_n=0

(4)

where y=x^(2nu). Since the coefficients are given by Vieta's formulas

b_1 = -(y_1+y_2+...+y_n)

(5)

b_2 = (y_1y_2+y_1y_3+...+y_(n-1)y_n)

(6)

b_n = (-1)^ny_1y_2...y_n,

(7)

and since the squaring procedure has separated the roots, the first term is larger than rest. Therefore,

b_1  approx -y_1

(8)

b_2  approx y_1y_2

(9)

b_n  approx (-1)^ny_1y_2...y_n,

(10)

giving

y_1  approx -b_1

(11)

y_2  approx -(b_2)/(b_1)

(12)

y_n  approx -(b_n)/(b_(n-1)).

(13)

Solving for the original roots gives

a_1  approx RadicalBox[{-, {b, _, 1}}, {2, nu}]

(14)

a_2  approx RadicalBox[{-, {{(, {b, _, 2}, )}, /, {(, {b, _, 1}, )}}}, {2, nu}]

(15)

a_n  approx RadicalBox[{-, {{(, {b, _, n}, )}, /, {(, {b, _, {(, {n, -, 1}, )}}, )}}}, {2, nu}].

(16)

This method works especially well if all roots are real.


REFERENCES:

Bini, D. and Pan, V. Y. "Graeffe's, Chebyshev-Like, and Cardinal's Processes for Splitting a Polynomial Into Factors." J. Complexity 12, 492-511, 1996.

Brodetsky, S. and Smeal, G. "on Graeffe's Method for Complex Roots of Algebraic Equations." Proc. Cambridge Philos. Soc. 22, 83-87, 1924.

Cajori, F. "The Dandelin-Gräffe Method." A History of Mathematics, 5th ed. New York: Chelsea, p. 364, 1962.

Dedieu, J.-P. "À Propos de la méthode de Dandelin-Graeffe." C. R. Acad. Sci. Paris Sér. I Math 309, 1019-1022, 1989.

Grau, A. A. "On the Reduction of Number Range in the Use of the Graeffe Process." J. Assoc. Comput. Mach. 10, 538-544, 1963.

Householder, A. S. "Dandelin, Lobačevskiĭ, or Graeffe?" Amer. Math. Monthly 66, 464-466, 1959.

Jana, P. and Sinha, B. "Fast Parallel Algorithms for Graeffe's Root Squaring." Comput. Math. Appl. 35, 71-80, 1998.

Kármán, T. Von and Biot, M. a. "Squaring the Roots (Graeffe's Method)." §5.8.C in Mathematical Methods in Engineering: An Introduction to the Mathematical Treatment of Engineering Problems. New York: Mcgraw-Hill, pp. 194-196, 1940.

Malajovich, G. and Zubelli, J. P. "Tangent Graeffe Iteration." 27 Aug 1999. http://arxiv.org/abs/math.AG/9908150.

Malajovich, G. and Zubelli, J. P. "On the Geometry of Graeffe Iteration." J. Complexity 17, 541-573, 2001.

Ostrowski, A. "Recherches sur la méthode de Graeffe et les zéros des polynomes et des séries de Laurent." Acta Math. 72, 99-155, 1940.

Ostrowski, A. "Recherches sur la méthode de Graeffe et les zéros des polynomes et des séries de Laurent. Chapitres III et IV." Acta Math. 72, 157-257, 1940.

Pan, V. Y. "Solving a Polynomial Equation: Some History and Recent Progress." SIAM Rev. 39, 187-220, 1997.

Runge, C. "The Dandelin-Gräffe Method." In Praxis der Gleichungen. Berlin and Leipzig, Germany: de Gruyter, pp. 136-158, 1921.

Whittaker, E. T. and Robinson, G. "The Root-Squaring Method of Dandelin, Lobachevsky, and Graeffe." §54 in The Calculus of Observations: A Treatise on Numerical Mathematics, 4th ed. New York: Dover, pp. 106-112, 1967.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.