Diferencial y aproximación lineal

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¿Qué es?

Cerca de aa, f(a+h)≈f(a)+f′(a) hf(a + h) \approx f(a) + f'(a)\,h. La diferencial df=f′(x) dx\dd f = f'(x)\,\dd x es esa mejor aproximación lineal; dice cómo se propaga a la salida un error en la entrada.

Fórmulas

f(a+h)=f(a)+f′(a) h+o(h)f(a + h) = f(a) + f'(a)\,h + o(h)
∣Δf∣∣f∣≈∣xf′(x)f(x)∣∣Δx∣∣x∣\frac{|\Delta f|}{|f|} \approx \left|\frac{x f'(x)}{f(x)}\right|\frac{|\Delta x|}{|x|}
amplificación del error relativo (número de condición)

Aplicaciones en informática

  • Cálculo científico★★★★★frecuenteComputación científica y algoritmos

    La propagación de errores de primer orden estima cómo afectan a los resultados los errores de medida y de redondeo.

  • Teoría de control★★★★★frecuenteRobótica y control

    Las plantas no lineales se linealizan alrededor de un punto de operación y se controlan con teoría lineal.

¿Dónde se utiliza?

Temas de informática a los que se llega desde aquí, con la cadena de ideas que lleva a ellos:

Qué depende de él

Ejercicios

1Problema aplicado

Estima 4,1\sqrt{4{,}1} con la diferencial de x\sqrt x en x=4x = 4.

Solución

4,1≈2+124⋅0,1=2,025\sqrt{4{,}1} \approx 2 + \frac{1}{2\sqrt4}\cdot 0{,}1 = 2{,}025 (valor real 2,02485…2{,}02485…).

Esta página tiene lo esencial. Un desarrollo más completo (intuición, definición formal, ejemplo resuelto) está en camino.

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