Evaluar sqrt(x^2 + 1) - x en un numero muy grande

Evaluar sqrt(x^2 + 1) - x en un numero muy grande

de Luca Scaboni Morales -
Número de respuestas: 2

Buenas tardes, 

Me surgió una duda respecto a una de las preguntas del cuestionario, en el mismo, uno de los puntos pregunta lo siguiente:

Teniendo en cuenta la definición de numero de condición, si lo calculamos para f(x), obtenemos lo siguiente:

(si reducimos)->

Luego, al evaluar en un numero muy grande, como establece la letra, por ejemplo, un millón, o diez millones, el numero tiende a 1, luego, por qué decimos entonces que evaluar en un numero muy grande no es una buena idea? (También sucede que al evaluar en un numero muy pequeño da 0, tendría que considerar 0 como lo "bien condicionado" para esta función en particular y 1 como "mal condicionado"?)

Entiendo que viendo la función en sí podría entenderse como un problema de cancelación catastrófica (resta de dos números muy cercanos), entonces, por qué nos decantamos a utilizar los resultados vistos relativos a la resta de números cercanos y no de evaluar en una función (que es lo que se infiere en la letra)?

Perdón por tantas preguntas en una misma entrada D:

Agradezco de antemano, Luca :)

En respuesta a Luca Scaboni Morales

Re: Evaluar sqrt(x^2 + 1) - x en un numero muy grande

de Juan Pablo Borthagaray -
Hola Luca,

Como bien decís, la función está bien condicionada para todo x, en particular para z > 0 grande. No precisabas esto para responder la pregunta, pero de acuerdo a lo que vimos hoy en los teóricos, en teoría debería ser posible evaluar f(z) en forma estable porque el error inevitable es chico. (Repito, esto no era necesario para responder la pregunta del cuestionario!)

Si te fijás en las opciones, todas empiezan con la expresión "Usar la fórmula para calcular...". La pregunta iba específicamente a lo que pasa si usamos la fórmula para computar f(y) o f(z), si se produce una cancelación o no. Para z >0 y grande, la fórmula es propensa a una cancelación catastrófica. De tu razonamiento en la pregunta, uno espera que haya una alternativa para computar f(z) en forma estable, y una opción podría ser escribir  f(z) = \frac{1}{\sqrt{z^2+1} + z} . Si usás esa fórmula para evaluar f(z), no vas a tener el problema de cancelación.

Esta explicación es más o menos lo mismo que está en el Ejemplo 1.3.1 de las notas, con la evaluación de r_2.
En respuesta a Juan Pablo Borthagaray

Re: Evaluar sqrt(x^2 + 1) - x en un numero muy grande

de Luca Scaboni Morales -
Ahh, genial, así que el problema se remitía meramente a evaluar la expresión, por lo que nada tenia que ver con el numero de condicion, verdad?