O método de Gauss-Seidel é um método iterativo para resolver sistemas lineares Ax = b. A calculadora mostra a tabela com o valor de cada variável em cada iteração e o erro entre passos, verifica se a matriz é diagonal dominante e compara o número de iterações com o método de Jacobi, como nos exercícios de cálculo numérico.
Fórmula de Iteração
Para cada linha i, a nova aproximação é:
x_i(k+1) = [ b_i − Σ_{j<i} a_ij · x_j(k+1) − Σ_{j>i} a_ij · x_j(k) ] / a_iiAs variáveis anteriores à i (j < i) já usam os valores da iteração atual (k+1); as posteriores ainda usam os da iteração anterior (k). Essa é a diferença em relação ao método de Jacobi.
Critério de Parada
A calculadora para quando a maior diferença entre duas iterações, max |x(k+1) − x(k)|, fica menor que a tolerância escolhida, ou quando atinge o número máximo de iterações.
Exemplo Resolvido
4x₁ − x₂ + x₃ = 7
4x₁ − 8x₂ + x₃ = −21
−2x₁ + x₂ + 5x₃ = 15Partindo de (0, 0, 0), a primeira iteração dá x₁ = 7/4 = 1,75; x₂ = (21 + 4·1,75)/8 = 3,5 (já usando o x₁ novo); x₃ = (15 + 2·1,75 − 3,5)/5 = 3. Em poucas iterações os valores se aproximam da solução exata (2, 4, 3). A matriz é diagonal dominante, então a convergência está garantida.
Vantagens e Limitações
- Usa pouca memória e é ótimo para sistemas grandes e esparsos, como os que surgem em engenharia e simulações.
- Erros de arredondamento não se acumulam como na eliminação de Gauss, porque cada iteração corrige a anterior.
- Não converge para qualquer sistema: depende da estrutura da matriz.
Perguntas Frequentes
Como funciona o método de Gauss-Seidel?
Cada equação é isolada para a variável da diagonal. A partir de um chute inicial, as variáveis são recalculadas uma por vez, e cada novo valor já é usado no cálculo das próximas variáveis da mesma iteração. O processo se repete até a diferença entre duas iterações ficar menor que a tolerância.
Qual a diferença entre Gauss-Seidel e Jacobi?
No método de Jacobi, todas as variáveis de uma iteração são calculadas com os valores da iteração anterior. No Gauss-Seidel, os valores recém-calculados são usados imediatamente. Por isso o Gauss-Seidel costuma convergir em menos iterações.
Quando o método de Gauss-Seidel converge?
A convergência é garantida quando a matriz é estritamente diagonal dominante (critério das linhas) ou simétrica e definida positiva. Fora desses casos o método pode convergir ou divergir; reordenar as equações para colocar os maiores coeficientes na diagonal costuma resolver.
