
- •Основи чисельних методів математики (з використанням Excel) Передмова
- •Розділ 1. Методи обчислень: предмет, основні поняття та застосування
- •§ 1. Предмет і застосування
- •§ 2. Основні поняття
- •1. Похибки наближень.
- •2. Граничні похибки. Похибки функції.
- •3. Похибки розв'язку.
- •4. Стійкість і коректність.
- •Питання, тести
- •Розділ 2. Інтерполяція функцій
- •§1. Задача інтерполювання
- •§2. Інтерполяційна формула Лагранжа
- •§3. Поділені різниці. Формула Ньютона з поділеними різницями
- •§4. Інтерполяційна формула за допомогою Excel
- •§5. Інтерполювання за схемою Ейткіна
- •§6. Скінчені різниці. Інтерполяційні формули Ньютона для рівновіддалених вузлів
- •§7. Інтерполювання із скінченими різницями за допомогою Excel
- •§8. Інші методи інтерполювання
- •Питання, тести
- •Завдання
- •Розділ 3. Чисельне диференціювання та інтегрування.
- •§ 1. Однобічні формули чисельного диференціювання
- •§ 2. Оцінки похибки чисельного диференціювання
- •§ 3. Чисельне інтегрування. Квадратурні формули
- •§ 4. Квадратурні формули Ньютона – Котеса
- •§ 5. Узагальнені квадратурні формули.
- •§ 6. Метод подвійного перерахунку.
- •1. R2n ( f ) ≈ (правило Рунге) (14)
- •§ 7. Метод кратного перерахунку за допомогою Excel
- •Питання, тести
- •Завдання
- •Розділ 4. Чисельні методи розв‘язування рівнянь з однією змінною
- •§ 1. Відокремлення коренів
- •§ 2. Метод дихотомії (поділу відрізка пополам)
- •§ 3. Ітераційні методи та оператор стиску.
- •§ 4. Похибки ітераційного процесу
- •§ 5. Реалізація методу простої ітерації за допомогою електронних таблиць
- •§ 6. Метод Ньютона. Порядок збіжності ітераційного процесу.
- •§ 7. Метод лінійного інтерполювання.
- •§ 8. Інші приклади ітераційних методів.
- •Питання, тести
- •Завдання
- •Розділ 5. Методи розв’язування систем лінійних рівнянь
- •§ 1. Метод Гаусса
- •Метод Гаусса в матричній формі
- •Елементарні операції над матрицею:
- •§ 2. Метод Гаусса за допомогою Excel
- •§ 3. Матричні операції в Excel
- •3. Множення матриць.
- •§ 4. Метод простої ітерації для слр
- •§ 5. Метод Зейделя
- •Питання, тести
- •Завдання
- •Розділ 6. Методи лінійного програмування
- •§ 1. Оптимізаційні задачі. Математичне програмування
- •§ 2. Геометричний зміст задач лінійного програмування. Графічний метод
- •§3. Канонічна форма задачі лінійного програмування. Опорні розв’язки
- •§4. Симплекс – таблиця
- •§5. Симплекс – метод.
- •§6. Розв’язування задач лінійного програмування за допомогою excel
- •§7 Приклади
- •§8. Пошук початкового опорного розв’язку. Метод штучного базису
- •Властивості допоміжної задачі.
- •Питання, тести
- •Завдання
- •Розділ 7. Чисельні методи розв’язування звичайних диференціальних рівнянь
- •§ 1. Метод Ейлера
- •§ 2. Метод Ейлера за допомогою Excel
- •§ 3. Методи Рунге – Кутта
- •§ 4. Подвійний перерахунок для методів Рунге – Кутта
- •§ 5. Кратний перерахунок для методів Рунге – Кутта за допомогою Excel
- •§ 6. Методи Рунге – Кутта з вищими порядками похибки
- •Питання, тести
- •Завдання
- •Іменний покажчик
- •Предметний покажчик
- •Література
Завдання
Знайти для функції f, заданої таблицею
i |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
xi |
0,45 |
0,32 |
0,79 |
0,51 |
0,64 |
yi |
0,434966 |
0,314567 |
0,710353 |
0,488177 |
0,597195 |
її поділені різниці f(x2; x3; x4), f(x1; x2; x3; x4), f(x0; x1; x2; x3; x4; x5).
2. Побудувати інтерполяційний многочлен Ньютона з поділеними різницями для функції f, заданої попередньою таблицею, і знайти наближене значення функції в точці х = 0,58.
3. Додати до таблиці
i |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
xi |
0,45 |
0,32 |
0,79 |
0,51 |
0,64 |
yi |
0,434966 |
0,314567 |
0,710353 |
0,488177 |
0,597195 |
ще один вузол х5 = 0,49 із значенням функції y5 = f(0, 49) = 0,470626 і побудувати інтерполяційний многочлен Ньютона з поділеними різницями для функції f, заданої такою таблицею.
4. Оцінити похибку, з якою значення f(0,58) = sin 0,58 отримане у задачі 2. Скільки вузлів інтерполяції xi треба застосувати, для того, щоби отримати це значення з точністю п’ятизначних математичних таблиць Брадіса.
5. За схемою Ейткіна обчислити значення функції e2,72 з табличною точністю, якщо функція задана наступною таблицею. Обчислити це значення з точністю 10 вірних значущих цифр.
I |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
xi |
1,85 |
2,09 |
2,15 |
2,44 |
2,63 |
2,75 |
2,89 |
3,12 |
yi |
6,35982 |
8,08491 |
8,58486 |
11,4730 |
13,8738 |
15,6426 |
17,9933 |
22,6464 |
Знайти для функції f, заданої таблицею
i |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
xi |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
yi |
0 |
0,1974 |
0,3805 |
0,5404 |
0,6747 |
0,7854 |
її скінчені різниці Δ2у3 , Δ4у3 , Δ5у0 .
Для функції f, заданої таблицею
i |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
xi |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
1,2 |
yi |
0 |
0,1974 |
0,3805 |
0,5404 |
0,6747 |
0,7854 |
0,8761 |
знайти наближені значення функції в точках x1* = 0,1 і x2* = 1,1.
Оцінити похибку інтерполяції у задачі 2, якщо вважати, що функція f(x) 9 разів неперервно диференційовна і задана таблицею
i |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
xi |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
1,2 |
1,4 |
yi |
0 |
0,1974 |
0,3805 |
0,5404 |
0,6747 |
0,7854 |
0,8761 |
0,9505 |
Побудувати емпіричну формулу для функції f, заданої таблицею
i |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
xi |
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
yi |
0 |
0,0997 |
0,1974 |
0,2915 |
0,3805 |
0,4636 |
0,5404 |
0,6107 |