Resolución de ecuaciones y sistemas de ecuaciones no lineales
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Introducción Teórica

A diferencia de las ecuaciones lineales, las ecuaciones no lineales son mucho más impredecibles, pudiendo tener 1, 4, 5 o cualquier cantidad de soluciones, y no poseemos ningún método general para resolverlas. Es por esto, que las ecuaciones no lineales se suelen resolver por aproximación, buscando raíces cercanas a un valor, pero nunca estaremos seguros de la cantidad real de soluciones (salvo casos particulares).

Resolviendo una ecuación no lineal

Empecemos por una ecuación sencilla: .

Antes que nada, vamos a llevarla a la forma homogénea . Es decir, vamos a igualar la ecuación a 0 haciendo: . Luego para resolver la ecuación original es equivalente que hallar las raíces de la función

En octave podemos definir una función de forma simple mediante la siguiente sintaxis:

F = @(x) exp(-x.^2)-0.4

Podemos ver que ahora tenemos una función llamada F, que podemos utilizar como cualquier otra. Por ejemplo, podemos calcular ​F(0)​, ​F(3)​, ​F(-2.4)​, etc.

Para resolver la ecuación vamos a utilizar el comando ​fsolve()​, de la forma: fsolve(F, 3)

Es decir, pasamos la función F y damos un punto “cercano” a la raíz que buscamos. Si ponemos un punto distinto podemos descubrir distintas raíces (o no). Octave devuelve un valor aproximado para la raíz, en este caso ​0.95723​. Podemos corroborar que al introducir este valor en la ecuación original el resultado es prácticamente ​0.4​.

Sistemas de ecuaciones no lineales

En el caso de sistemas de ecuaciones, el procedimiento es similar, solo que vamos a considerar un vector de soluciones . Y la función va a ser un campo vectorial (una función que toma vectores y devuelve vectores).

Por ejemplo, consideremos el sistema:

Vamos a definir la función F como:

F = @(x) [(x(1).^2 + x(2).*x(1) + x(2).^2 -9), (x(1) + x(2) -1)]

Y resolvemos el sistema haciendo: fsolve(F, [1,3])

Donde ​[1,3]​ es el punto de arranque, es decir x_1=1, x_2=2.

Tarea:​ Se puede interpretar el problema como la intersección entre una recta y una elipse, por lo tanto, tendría que haber otra solución. Encontrarla eligiendo otro punto de arranque.