Ejercicio 3 · Sensibilidad numérica en un sistema lineal

✓ Solución revisada y verificada

Enunciado

Resuelva el sistema:
24.35x + 13.26y = 31.25
65.38x + 35.6y = 63.28
A continuación resuelva:
24.35x + 13.25y = 31.25
65.38x + 35.6y = 63.28
Compare las soluciones. ¿En qué se distinguen? ¿Cómo es posible que suceda esto?
Ver solución paso a pasoDesarrollo, resultado e interpretación

Desarrollo paso a paso

1. Primer sistema

24.35x +13.26y =31.25
65.38x +35.60y =63.28

El determinante de la matriz de coeficientes es:

det(A₁) = -197/2500 = -0.0788

Es distinto de cero, así que hay solución única. Mediante Cramer o eliminación:

x = -683518/197 ≈ -3469.6345
y = 2511285/394 ≈ 6373.8198

2. Segundo sistema

Sólo cambia 13.26 por 13.25:

24.35x +13.25y =31.25
65.38x +35.60y =63.28

Ahora:

det(A₂) = 23/40 = 0.575

Y la solución es:

x = 54808/115 ≈ 476.5913
y = -502257/575 ≈ -873.4904

3. Comparación

El dato sólo ha variado en una centésima, pero la solución cambia miles de unidades. La razón es que en el primer sistema las dos ecuaciones son casi linealmente dependientes: el determinante es muy pequeño y la intersección de las rectas cambia drásticamente ante perturbaciones pequeñas.

Método utilizado

Rouché-Frobenius, Gauss, Cramer y álgebra lineal

Resultado final

Sistema 1: x=-683518/197≈-3469.6345, y=2511285/394≈6373.8198.
Sistema 2: x=54808/115≈476.5913, y=-502257/575≈-873.4904.

Interpretación del resultado

Una variación de sólo 0,01 en un coeficiente provoca un cambio enorme en la solución porque la primera matriz está muy próxima a ser singular. Es un ejemplo clásico de sistema mal condicionado o muy sensible a perturbaciones.

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