
- •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
§ 3. Матричні операції в Excel
Звичайно, матриці використовуються не лише для компактного запису розв’язування СЛР методом Гаусса. Насправді це один з найбільш важливих математичних об’єктів. Над матрицями визначені операції подібні операціям над числами.
Множення матриці на число:
а11…..а1n αа11 ... αа1n
α ∙ ………... = ………..
аm1 … аm n αаm1 … αаm n ,
де α –
дійсне число. Наприклад, для множення
матриці
на число – 3 складемо таку таблицю
|
А |
B |
C |
1 |
- 2 |
0 |
3 |
2 |
- 1 |
- 5 |
2 |
3 |
|
|
|
4 |
=A1*-3 |
|
|
5 |
|
|
|
В результаті дістанемо
|
А |
B |
C |
1 |
-2 |
0 |
3 |
2 |
-1 |
-5 |
2 |
3 |
|
|
|
4 |
6 |
0 |
-9 |
5 |
3 |
15 |
-6 |
Додавання та віднімання m
n – матриць (тобто матриць з m строками та n стовпцями).
а11…..а1n
b11...
b1n
а11
b11
а1n
b1n
………... ……….. = …… ………..
аm1
… аm
n
bm1…
bm
n
аm1
bm
1
аm
n
bm
n
.
Наприклад,
для підрахунку матриці, що дорівнює
складемо таку таблицю
|
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
1 |
3 |
-2 |
|
-4 |
-7 |
|
= A1 – D1 |
|
2 |
5 |
0 |
– |
0 |
0 |
= |
|
|
3 |
-1 |
5 |
|
-6 |
9 |
|
|
|
В результаті дістанемо
|
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
1 |
3 |
-2 |
|
-4 |
7 |
|
7 |
-9 |
2 |
5 |
0 |
– |
0 |
0 |
= |
5 |
0 |
3 |
-1 |
5 |
|
-6 |
-9 |
|
5 |
14 |
Для матриць, у яких не співпадають число рядків або число стовпців операції додавання та віднімання не визначені. Так не існує матриці, що дорівнює
2 -3
1 2 1
4 0 -2 + 0 -1 .
Задача
1. Знайти матрицю X
=
.
Розв’язання. Матриця Х існує, оскільки всі матриці у її визначенні мають один розмір. Для підрахунків використаємо таблицю
|
A |
B |
C |
1 |
3 |
|
|
2 |
3 |
-5 |
4 |
3 |
0 |
4 |
0 |
4 |
-5 |
|
|
5 |
-3 |
-8 |
-5 |
6 |
0 |
9 |
-2 |
7 |
-2 |
|
|
8 |
3 |
-2 |
4 |
9 |
0 |
4 |
5 |
10 |
= |
|
|
11 |
=3*A2-5*A5-2*A8 |
|
|
12 |
|
|
|
У чарунці А11 замість наведеної у таблиці можна задати також формулу =$А$1*А2+$А$4*А5+$А$7*А8. В обох випадках дістанемо Х в діапазоні А11:С12:
|
A |
B |
C |
1 |
3 |
|
|
2 |
3 |
-5 |
-4 |
3 |
0 |
4 |
0 |
4 |
-5 |
|
|
5 |
-3 |
-8 |
-5 |
6 |
0 |
9 |
-2 |
7 |
-2 |
|
|
8 |
3 |
-2 |
4 |
9 |
0 |
4 |
5 |
10 |
= |
|
|
11 |
18 |
29 |
5 |
12 |
0 |
-41 |
0 |