- •Введение
- •Раздел I. МЕТОДЫ ПРИБЛИЖЕННЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ
- •1. Приближенное решение уравнения
- •2. Метод последовательных приближений решения уравнения
- •3. Метод Ньютона (метод касательных) решения уравнения
- •4. Метод секущих (метод хорд) решения уравнения
- •8. Приближенные вычисления значений функций с помощью рядов
- •9. Приближенные вычисления пределов с помощью рядов
- •10. Задачи для самостоятельного решения
- •Раздел II. ПРИБЛИЖЕННОЕ ВЫЧИСЛЕНИЕ ОПРЕДЕЛЕННЫХ ИНТЕГРАЛОВ
- •1. Квадратурные формулы
- •3. Формула трапеций
- •4. Метод парабол (метод Симпсона)
- •5. Вычисление определенных интегралов с помощью рядов
- •6. Задачи для самостоятельного решения
- •Раздел III. ЧИСЛЕННОЕ ИНТЕГРИРОВАНИЕ ОБЫКНОВЕННЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ
- •1. Метод Пикара последовательных приближений
- •2. Метод Эйлера
- •3. Улучшенный метод Эйлера
- •4. Метод Эйлера–Коши
- •5. Метод Рунге–Кутта
- •6. Метод Адамса
- •8. Метод конечных разностей решения краевых задач для обыкновенных дифференциальных уравнений
- •10. Метод наименьших квадратов
- •11. Задачи для самостоятельного решения
- •Раздел IV. УРАВНЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ГИПЕРБОЛИЧЕСКОГО ТИПА
- •1. Виды уравнений математической физики
- •2. Вывод уравнения колебания струны
- •7. Задачи для самостоятельного решения
- •Раздел V. УРАВНЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПАРАБОЛИЧЕСКОГО ТИПА
- •4. Распространение тепла в неограниченном стержне
- •6. Задачи для самостоятельного решения
- •Раздел VI. УРАВНЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ЭЛЛИПТИЧЕСКОГО ТИПА
- •1. Уравнения эллиптического типа и краевые задачи для них
- •3. Уравнение Лапласа в цилиндрических координатах
- •5. Примеры решения задач
- •6. Задачи для самостоятельного решения
- •Раздел VII. ЧИСЛЕННОЕ ИНТЕГРИРОВАНИЕ УРАВНЕНИЙ С ЧАСТНЫМИ ПРОИЗВОДНЫМИ
- •1. Метод сеток численного решения дифференциальных уравнений с частными производными
- •3. Метод сеток для уравнения гиперболического типа
- •5. Метод прогонки для уравнения теплопроводности
- •6. Решение уравнения движения грунта
- •7. Задачи для самостоятельного решения
- •Раздел VIII. ВАРИАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ
- •1. Некоторые сведения из функционального анализа
- •2. Теоретические основы метода Ритца
- •5. Задачи для самостоятельного решения
- •Раздел IX. КОРРЕЛЯЦИЯ
- •1. Понятие корреляции
- •4. Корреляция
- •5. Задачи для самостоятельного решения
- •Библиографический список
|
|
2 2 |
1 2 4 r 2 rdrd 25,447 ; |
||||||||||
f , 1 |
1 r 2 |
||||||||||||
|
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
f , 2 63,617 . |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Итак, система (217) принимает вид |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
72588 ,95a1 228434 ,71a2 |
25,447; |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
системы |
|
|
|
|
|
63,617. |
|
||||||
|
|
228434 ,71a |
805459 ,24a |
2 |
|
||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Наход м решен е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
a1 0,0009485 , |
a2 0,0001900 . |
|
|||||||||
Пр бл женное решение поставленной задачи (10) имеет вид |
|||||||||||||
|
|
А |
|
||||||||||
б0,0009485 0,0001900 r 2 r 2 1 2 |
4 r 2 2 . |
||||||||||||
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Задачи для самостоятельного решения |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
Д |
|||||||||
1. Решить методом Ритца краевую задачу |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
d |
|
|
dU |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
k(x) |
|
|
|
f (x) , |
|
|
||||
|
|
|
dx |
|
|
dx |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
U (0) U (1) 0. |
|
|
|
|
|
|||||
Вычисления проводить с точностью до 0,01 до третьего шага |
|||||||||||||
включительно, |
то есть найти |
|
3 |
а1U1 |
а2U 2 а3U3 . Значения |
||||||||
k(x) , f (x) взять из табл. 34. |
|
|
|
|
|
|
И |
||||||
Указания. а) Задать на 0, 1 систему базисных функций |
|||||||||||||
x(1 x) , |
2 |
x2 (1 x) , … , |
|
n |
xn (1 x) , … . |
|
|||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
sin n x |
|
||
Можно в качестве базиса выбрать также |
|
|
, n 1, 2, … . |
||||||||||
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
218
б) |
|
|
|
|
|
|
|
|
kU |
|
, и вычислить коэф- |
||
|
|
|
|
|
|||||||||
Учесть, что AU kU k U |
|
||||||||||||
фициенты |
A i , j |
системы (100) методом Ритца: |
|
||||||||||
|
( A 1, 1 )a1 ( A 2 , 1 )a2 ( A 3 , 1 )a3 ( f , 1 ); |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, 2 )a1 ( A 2 , 2 )a2 |
( A 3 |
, 2 )a3 ( f , 2 ); |
|||||||||
|
( A 1 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, 3 )a1 ( A 2 , 3 )a2 ( A 3 |
, 3 )a3 ( f , 3 ). |
||||||||||
|
( A 1 |
||||||||||||
С |
|
|
|
xk 1 |
x возникают эйлеровы |
||||||||
в) |
спользовании азиса |
||||||||||||
интегралы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гамма-функция |
|
|
|
|||||||
При |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
При x 0 |
меем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x1 |
t |
|
|
|
|
|
||
|
б |
|
dt . |
|
|
|
|||||||
|
|
|
Г (x) |
t |
e |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Основное свойство гамма-функции выражается формулой по- |
|||||||||||||
нижения |
А |
|
|||||||||||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
Г (x 1) xГ (x) . |
|
|
|
|||||||
Если n – |
целое положительное |
|
|
число, |
|
то |
|
||||||
|
|
|
Д |
||||||||||
|
Г (n) n 1 !; |
|
|
1 |
|
|
1 3 . . . (2n 1) |
|
|||||
|
Г n |
|
|
|
|
|
2n |
|
. |
||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
Формула дополненияИ
При 0 x 1 имеем
Г (x)Г (1 x) . sin x
219
|
|
|
|
|
Бета-функция |
|
|
||
|
|
При x 0, |
y 0 имеем |
|
|
|
|
||
С |
|
1 |
|
|
|
|
|||
B(x, y) t x1 (1 t) y1 dt . |
|
|
|||||||
|
0 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
праведл ва формула |
|
|
|
|
|||
|
и |
Г (x)Г ( y) |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
B(x, y) |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Г (x y) |
|
|
|
|
|
б |
|
|
|||||
|
|
г) Реш ть с стему |
выписать 3 . |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 35 |
|
|
№ |
|
|
k(x) |
|
|
|
f (x) |
|
|
п/п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
x+1 |
|
|
|
x+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
А |
|
|
|||
|
2 |
|
|
x+1 |
|
|
|
x–1 |
|
|
3 |
|
|
x+1 |
|
|
|
2x+1 |
|
|
4 |
|
|
x+1 |
|
|
|
2x–1 |
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|||
|
5 |
|
|
x+1 |
|
|
|
3x+1 |
|
|
6 |
|
|
x+1 |
|
|
|
x+2 |
|
|
7 |
|
|
x 2 |
|
|
|
x–1 |
|
|
8 |
|
|
x 2 |
|
|
|
x+1 |
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
И |
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
2x+1 |
|
|
|
10 |
|
|
x 2 |
|
|
|
x+2 |
|
|
11 |
|
|
x 2 |
|
|
|
x–2 |
|
|
12 |
|
|
x 2 |
|
|
|
2x–3 |
|
|
13 |
|
|
2x–1 |
|
|
|
3+x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
|
|
2x–1 |
|
|
|
x–4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
2x–1 |
|
|
|
x–1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
|
|
2x–1 |
|
|
|
x+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17 |
|
|
2x–1 |
|
|
|
x–2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
220
|
|
|
|
|
|
Окончание табл. 35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
|
k(x) |
|
f (x) |
|
|
п/п |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
|
2x–1 |
|
x+2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19 |
|
x2 1 |
|
1 |
|
С |
2 |
|
|
|
||
20 |
|
x2 1 |
|
2 |
||
21 |
|
x2 1 |
|
–1 |
||
22 |
|
x2 |
1 |
|
–2 |
|
|
и |
|
|
|||
23 |
|
x2 |
1 |
|
3 |
|
24 |
|
x |
1 |
|
4 |
|
25 |
|
2 |
|
x2 1 |
||
|
|
б |
|
x2 1 |
||
26 |
|
3 |
|
|||
27 |
|
4 |
|
x2 3 |
||
28 |
|
5 |
|
x2 3 |
||
|
|
|
А |
x2 1 |
||
29 |
|
6 |
|
|||
30 |
|
–2 |
x2 x |
|
Вопросы и задания для самопроверки [1, 2, 3, 6, 7] |
|
Д |
1. |
Какие методы называют вариационными? |
2. |
Какие виды норм вы знаете? |
3. |
Приведите теоретическое обоснование метода Ритца. |
|
И |
4. |
Какие виды задач решаются методом Ритца? |
5. |
Приведите этапы решения краевых задач методом Ритца. |
6. |
Приведите этапы решения краевых задач методом Галеркина. |
221