
- •Раздел 6.
- •Модели и алгоритмы решения задач численными методами с использованием математических пакетов Рекомендации по использованию лабораторного практикума
- •Тема 6.2. Лабораторная работа Методы решения нелинейных уравнений
- •1. Вопросы, подлежащие изучению
- •2. Задание
- •3. Варианты задания
- •4. Пример выполнения задания
- •Задание для решения нелинейных уравнений:
- •Отделение корней
- •«Ручной расчет» трех итераций методом половинного деления.
- •«Ручной расчет» трех итераций методом итераций
- •«Ручной расчет» трех итераций методом Ньютона
- •«Ручной расчет» трех итераций методом хорд
- •Уточним отделенный корень уравнения «расчетом средствами MathCad» с использованием функции root.
- •Тема 6.3. Лабораторная работа Интерполяция функций
- •Вопросы, подлежащие изучению
- •Задание
- •Варианты задания
- •Пример выполнения задания
- •Задание для решения задачи интерполяция функций
- •Результаты линейной интерполяция (узлы интерполяции z1 и z3), и квадратичной сплайн-интерполяция (узлы интерполяции z1, z2 и z3) и графики функций
- •Результаты интерполяция по формуле Лагранжа (узлы интерполяции z1, z2 и z3) и графики функций
- •Оценка погрешностей интерполяции функции f(X) в точках
- •Тема 6.4. Лабораторная работа Численное интегрирование
- •Вопросы, подлежащие изучению
- •Задание
- •Варианты задания
- •Пример выполнения задания
- •Задание для численного интегрирования:
- •Выражения первой и второй производной от заданной функции в символьном виде
- •Значение интеграла, полученное «расчетом средствами MathCad»
- •«Ручной расчет» определенного интеграла по заданному численному методу с шагом и ( и ) и оценка погрешности по правилу Рунге:
- •Оценка погрешности результатов интегрирования с шагом , приняв за точное значение интеграла величину
- •Тема 6.5. Лабораторная работа Методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений
- •Вопросы, подлежащие изучению
- •Методы Рунге-Кутты различных порядков. Общие свойства. Погрешности методов.
- •Задание
- •Варианты задания
- •Пример выполнения задания
- •Задание для решения оду:
- •Решение аналитическое (точное) заданного оду, найдем методом разделения переменных.
- •Решение оду «расчетом средствами MathCad»
- •Оценка погрешностей приближенных решений и их погрешности относительно точного (аналитического) решения
- •Графики решений оду, полученных с использованием аналитической формулы ( ) и приближенных методов Эйлера ( ) и Рунге-Кутта 4-го порядка ( ).
- •Тема 6.6. Лабораторная работа «Одномерная оптимизация»
- •Вопросы, подлежащие изучению
- •Задание
- •Варианты задания
- •Пример выполнения контрольного задания
- •Задание для решения задачи одномерной оптимизации:
- •Результаты исследования функции:
- •«Ручной расчет» трех итераций
- •Значение координат точки минимума функции y(X) «расчетом средствами MathCad» с использованием функций root, Minimize и Minеrr .
- •Тема 6.7. Лабораторная работа «Методы оптимизации функций нескольких переменных»
- •Вопросы, подлежащие изучению
- •Задание
- •Варианты задания
- •Пример выполнения задания
- •Тема 6.8. Лабораторная работа «Аппроксимация функций»
- •Вопросы, подлежащие изучению
- •Задание
- •Варианты задания
- •Пример выполнения задания
- •Задание для решения задачи аппроксимации.
- •«Ручной расчет» коэффициентов линейной аппроксимирующей функции по методу наименьших квадратов и получение его аналитического выражения.
- •«Расчет средствами MathCad» для получения аналитических выражений линейной и квадратичной аппроксимирующих функций, и построение графиков точной и аппроксимирующих функций.
- •Литература
Пример выполнения задания
Задание для решения задачи аппроксимации.
Номера узлов: 8, 10, 14, 15,16, 18.
|
«Ручной расчет» коэффициентов линейной аппроксимирующей функции по методу наименьших квадратов и получение его аналитического выражения.
Используем систему нормальных уравнений для нахождения коэффициентов
многочлена
:
Введем обозначения
и решим систему линейных уравнений
.
Для проведения
вычислений с помощью пакета MathCad
обозначим:
Согласно формулам:
Вычислим коэффициенты аппроксимирующей функции:
Следовательно,
функция линейной аппроксимации имеет
вид:
«Расчет средствами MathCad» для получения аналитических выражений линейной и квадратичной аппроксимирующих функций, и построение графиков точной и аппроксимирующих функций.
Линейная аппроксимация:
Квадратичная аппроксимация:
Графики точной и 2-х аппроксимирующих функций:
Таблицы точной и аппроксимирующих функций и погрешности в заданных точках.
невязка квадратичной аппроксимации
Литература
Шакин В.Н., Семенова Т.И., Кравченко О.М. Учебное пособие. Модели и алгоритмы решения задач численными методами с использованием математических пакетов., 2010г., - с.
Макаров Е. Инженерные расчеты в Mathcad. Учебный курс. – СПб.,2003. -448 с.:ил.
Дьяконов В. Mathсad 2001: учебный курс.- Спб.:Питер, 2001.-624с.
Дьяконов В. Mathcad 8/2000: Специальный справочник – СПб: «Питер», 2000, -592 с.: ил.
Кирьянов Д. Самоучитель Mathсad 12. - СПб.:,БХВ-Петербург, 2004. -576 с.:ил.
Оглавление
Тема 6.2. Лабораторная работа «Методы решения нелинейных уравнений»…………………………………….. Тема 6.3. Лабораторная работа «Интерполяция функций»……………………………………………………….. Тема 6.4. Лабораторная работа «Численное интегрирование»…………………………………………….. Тема 6.5. Лабораторная работа «Методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений»………... Тема 6.6. Лабораторная работа по теме «Одномерная оптимизация»………………………………………………… Тема 6.7. Лабораторная работа «Методы оптимизации функций нескольких переменных»…….. Тема 6.8. Лабораторная работа «Аппроксимация функций»……………………………………………………….. |
5
00
00
00
00
00
31 |