- •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
|
1 |
1 |
|
|||
3 130 3 53 5 5 3 1 |
5 1 0,04 |
|
|
|
||
3 |
||||||
25 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
5 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
СибАДИ |
|||||||||||||||||||||||||||
5 1 |
1 |
0,04 |
|
3 |
|
3 |
|
|
0,0016 |
3 |
|
3 |
|
|
3 |
0,000064 |
|
|
|||||||||
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
2! |
|
|
|
|
|
|
3! |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
1 |
0,02 |
1 |
0,008 |
5 |
0,00032 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
3 |
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
8! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Четвертое слагаемое меньше 0,001, поэтому его следующие за ним члены в сумме не превышают точности 0,001, их мы отбрасываем. Итак,
|
|
3 130 5 0,0667 0,0009 5,066. |
Отметим, что при решении ыло использовано разложение в ряд |
||
1 |
|
|
функции 1 x |
|
. Нашли, что 3 130 5,066. |
3 |
9. Приближенные вычисления пределов с помощью рядов
При вычислении пределов иногда удобно разложить функции в
степенные ряды. Покажем это на примерах. |
|
|||||||||||||
Примеры. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Найти lim |
sin x arctg x |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
x 0 |
|
x3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Используем разложения в ряды по степеням x функций sin x и |
||||||||||||||
arctg x . Получаем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
x |
x3 |
|
x5 |
x |
x3 |
|
x5 |
|
|
|
|
sin x arctg x |
|
|
|
|
|
|
|||||||
lim |
lim |
3! |
5! |
3 5 |
|
|
||||||||
|
|
|
||||||||||||
x3 |
|
|
|
|
|
|
x3 |
|||||||
x 0 |
|
x 0 |
|
|
|
|
|
|
21
= lim 1
x 0 3
2. Найти
|
1 |
|
|
1 |
|
|
1 |
|
2 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
. |
|
5 |
|
|
6 |
||||||||||
|
3! |
|
|
5! |
|
|
|
|
|
|
2ex 2 2x x2 |
|
lim |
|
. |
|
||
x 0 |
x sinx |
Заменяем функции ex и sin x |
на их разложения в ряды Макло- |
|||||||||||||||||
СибАДИ |
||||||||||||||||||
рена, получаем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
2 1 x |
x |
2 |
x |
3 |
|
|
|
|||||
|
2e |
x |
2 2x x |
2 |
|
|
2! |
3! |
|
|
|
|
|
|||||
lim |
|
|
x sinx |
|
lim |
|
|
|
|
|
x |
3 |
|
x |
5 |
|
|
|
x 0 |
|
|
|
x 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
x |
x |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3! |
5! |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2x3 |
|
|
|
2x4 |
|
|
2 |
|
|
|
2x |
|
|||||
|
|
3! |
4! |
|
|
3! |
4! |
|
|||||||||||
lim |
|
|
|
|
|
|
lim |
|
|
|
2 . |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
x 0 |
|
x3 |
|
|
x5 |
|
|
x 0 |
1 |
|
|
x2 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
3! |
|
|
5! |
|
|
|
|
|
3! |
|
|
5! |
|
|
10. Задачи для самостоятельного решения
1. Найти корень уравнения 3x 7 ln(3 x) 6 0 :
а) методом последовательных приближений; б) методом касательных;
в) методом хорд;
г) методом половинного деления.
2. Найти корень уравнения 2 ln( x 2) x 1 0:
а) методом последовательных приближений; ) методом касательных;
в) методом хорд;
г) методом половинного деления.
3. Найти корень уравнения 4 x 4ex 0 :
а) методом последовательных приближений; б) методом касательных;
в) методом хорд;
22
г) методом половинного деления. |
|
|
|
|
|
4. Определить интервал длиной не больше 0,01, которому принадле- |
|||||
жит действительный корень уравнения |
1 |
ex x |
1 |
0 . |
|
4 |
4 |
||||
|
|
|
СибАДИ |
|
5. Провести три итерации метода половинного деления для решения |
|
уравнен я x2 37,3 0 |
на отрезке 0;8 . |
6. Нап сать формулу для вычисления с помощью полного дифферен- |
|
циала значен я функц |
y 4 x в точке x x . |
|
0 |
7. Извлечь с помощью формулы приближенных вычислений для полного д фференц ала квадратный корень из 3654.
8. Найти 102,1 .
9. Вычислить без та лиц tg 46o .
10. Методом хорд определить с точностью до 0,001 корни следующих уравнений:
а) x3 6 x 2 0 ;
) x4 x 1 0 ;
в) x 0,1sin x 2 ; г) cos x x2 .
11. Методом касательных определить с указанной точностью корни следующих уравнений:
а) x2 x12 10x (с точностью до 10 3 );
б) x lg x 1 (с точностью до 10 4 ); в) x ex 0 (с точностью до 10 5 ); г) x th x 1 (с точностью до 10 6 ).
12. Заменяя приращение функции дифференциалом, приближенно вычислить:
а) 1,002 2,0032 3,0043 ;
23
б) 1.023 1,973 ; в) sin 29o tg 46o ; г) 0,971,05 .
13. На сколько изменятся диагональ и площадь прямоугольника со |
|||||||||||||||
СибАx Д2xИ |
|||||||||||||||
сторонами |
x 6 м; |
y 8 м, если первая сторона увеличится на 2 мм, |
|||||||||||||
а вторая сторона уменьшится на 5 мм? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
14. Центральный угол сектора |
60o увеличился на |
|
1o . На |
||||||||||||
сколько следует уменьшить радиус сектора R 20 см, чтобы площадь |
|||||||||||||||
сектора осталась ез |
зменения? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
15. Раскладывая функц ю в ряд, вычислить ее приближенное значе- |
|||||||||||||||
ние с точностью : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
а) sin |
1 |
; 0,001 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) ln 1,04 ; 0,0001 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
в) 5 1,1; 0,0001 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
г) ln 2 ; 0,0001 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
д) sin 9o ; 0,0001 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
е) 3 1,06 ; 0,0001 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
16. Раскладывая функцию в ряд, вычислить пределы: |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
sin |
x2 |
sinx |
6 |
x2 |
|
||
|
|
|
1 cosx |
|
|
|
|
|
|||||||
а) |
lim |
|
; |
) lim |
|
|
2 |
|
2 ; |
||||||
|
|
|
|
x6 |
|||||||||||
|
x 0 ex 1 x |
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
в) |
lim |
x arctgx |
; |
г) lim |
|
e2 x3 cosx3 |
|
. |
|
|
|||||
3 |
|
|
|
3 |
|
|
|
||||||||
|
x 0 |
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24
Ответы:
7. 60,45.
8. 123,0 (по формуле приближенных вычислений с помощью полного дифференциала); точное значение 125,9.
9. 1,0350 (по формуле приближенных вычислений с помощью полно-
го дифференциала); |
точное значение 1,0355. |
||||||||
10. |
а) |
x1 2,602 ; |
x2 0,340 ; x3 |
2,262 ; |
|||||
|
б) |
x1 0,724 ; |
x2 1,221; |
|
|||||
|
в) |
x 2,087 arctg119 |
o |
|
|
|
|||
|
|
35 ; |
|
||||||
|
г) 0,824 . |
|
|
|
|
|
|||
11. |
а) |
x1 0,472 ; x2 9,999 ; |
|
|
|||||
|
б) x 2,5062 ; |
|
|
|
|
|
|||
|
в) x 0,56715 ; |
|
|
|
|
||||
|
г) 1,199678 . |
|
|
|
|
|
|||
12. |
а) 108,972 ; |
|
|
|
|
|
|||
|
б) 2,95 ; |
|
|
|
|
|
|||
|
в) 0,502 ; |
|
|
|
|
|
|||
|
г) 0,97 . |
|
|
|
|
|
|||
13. |
Диагональ уменьшится при лизительно на 3 мм, площадь умень- |
||||||||
шится приблизительно на 140 см2. |
|
||||||||
14. Уменьшить на 1,7 мм. |
|
|
|
|
|||||
15. |
а) |
0,479; |
|
|
|
|
|
||
|
б) 0,0392; |
|
|
|
|
|
|||
|
в) 1,0192; |
|
|
|
|
|
|||
|
г) 0,6931; |
|
|
|
|
|
|||
|
д) 0,1564; |
|
|
|
|
|
|||
|
е) 1,0196. |
|
|
|
|
|
|||
16. |
а) 1; |
|
|
|
|
|
|||
|
) |
|
49 |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Си48 бАДИ |
|||||||||
|
в) |
1 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
г) 1.
25
Вопросы и задания для самопроверки [1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 10]
1. |
Какие методы могут использоваться для уточнения корней |
уравнения? |
|
2. |
В чем заключается метод последовательных приближений |
(метод итераций) нахождения корней уравнения? |
|
СибАДИ |
|
3. |
В чем заключается метод Ньютона (метод касательных) на- |
хожден я корней уравнения? |
|
4. |
В чем заключается метод секущих (метод хорд) нахождения |
корней уравнен я? |
|
5. |
В чем заключается метод половинного деления (метод дихо- |
томии) нахожден я корней уравнения? |
|
6. |
Нап ш те формулу полного дифференциала для функции од- |
ной действ тельной переменной. |
|
7. Нап ш те формулу полного дифференциала для функции не- |
|
скольк х переменных. |
|
8. |
Нап ш те формулу при лиженных вычислений с помощью |
полного д фференц ала для функции одной действительной пере- |
|
менной. |
|
9. |
Напишите формулу при лиженных вычислений с помощью |
полного дифференциала для функции нескольких переменных.
10.Напишите разложение в ряд Маклорена функций ex , sin x .
11.Как вычислить значение функции с заданной точностью с помощью рядов?
12.Как достигается заданная точность вычислений с помощью
радов?
26