Добавил:
github.com Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Численные методы / БДЗ / БДЗ-2 / bdz_2_2022_IVT-22

.pdf
Скачиваний:
30
Добавлен:
30.09.2023
Размер:
385.57 Кб
Скачать

БДЗ №2

9

10

11

12

13

14

15

16

ИВТ-22, Коннов Михаил Юрьевич

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Все задачи необходимо снабдить достаточно подробными решениями. Ответы без решения не принимаются. Справочные материалы: http://miet.aha.ru/

9.Даны формула численного дифференцирования и таблично заданная функция y(x) (данные в таблице могут содержать погрешность не более ). Определить оптимальное значение шага hопт, когда достигается максимально возможная точность данной формулы, а неустойчивость численного дифференцирования ещё себя не проявляет.

ф-ла y00

=

1

(y0

 

2y1 + y2); функ. y(x) = ch x на отрезке [

 

1; 3]; погр. = 10 7.

2

2

 

h

 

 

 

10.Получить (письменно) приближённое значение интеграла I по квадратурной формуле S(h) сначала с шагом h1, а затем с шагом h2. Используя метод Рунге, указать насколько значение S(h2) отличается от истинного значения интеграла I.

I =

Z1

n

3 sin x sh x dx; S(h) = h i=1 f(xi) (ф-ла правых прямоуг.); h1 = 2=4; h2 = 2=10:

 

 

X

11. Предложить способ вычисления несобственного интеграла на компьютере. Указание: использовать один из методов, рассмотренных на лекции или семинаре.

1

Z

th x

(1 + x2)2 dx

7

12. Для заданной матрицы вычислить подчинённую норму матрицы для следующих векторных норм:

jjxjj1

= i

jxij, jjxjj2

= r

 

 

xi2.

 

P

 

 

P

 

 

 

 

i

01

10 5 4

BC

B

5

5

3

C

9

1

7

@

 

 

 

A

13. Правая часть СЛАУ Ax = f содержит погрешность, норма которой равна jj fjj1. Оценить относительную

погрешность нормы решения

jj xjj1

. Указание: воспользоваться оценкой

jj xjj1

6 (A)

jj fjj1

.

 

jjxjj1

 

4 1

 

0 4; 8

1;

 

 

jjxjj1

jjfjj1

A =

0 9 2

; f =

 

f

 

= 0:4

 

 

 

 

B

3

5

6

C

 

B

4; 9

C

jj

jj1

 

 

 

 

 

 

7

7

3

 

6; 8

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

C

 

B

 

C

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

A

 

@

 

A

 

 

 

 

 

 

 

14. Для задачи построить разностную схему с заданным порядком аппроксимации.

(

xy00 y0 = cos x;

желаемый порядок аппроксимации p = 2.

y0(1) = 0; y(2) = 0;

15.Для решения (начальной или краевой) задачи, где x 2 [0; 2], предложена разностная схема. Определить, аппроксимирует ли разностная схема задачу. Если аппроксимация имеет место, найти её порядок. Указание: использовать разложение в ряд Тейлора.

y0

+ 4y = x

 

8 y2

hy0

 

 

i

 

( y0

 

2

<

yi+1 yi

+ 4y

 

= (ih)2

 

 

 

(0) = 1; y(2) = 0;

 

 

= 1; yn = 0 (где xn = 2)

 

2h

 

 

 

:

 

 

 

 

 

16.Проверить выполнимость достаточных условий применимости метода прогонки для решения СЛАУ Ax = f. Если эти условия выполняются, решить систему методом прогонки (вычислять можно на компьютере, но в

решении указать значения всех прогоночных коэффициентов i, i).

0 1

 

14 10

0

0

1

0

27 1

A = B

19

7

0

0

0

C; f = B

1 C

0

10 14

 

3 0

B

 

 

 

 

 

 

 

 

C

B

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

C

B

 

C

B

0

0

 

2

12

6

C

B

3

C

B

0

0

 

 

 

9

16

C

B

 

C

B

0

 

C

B

3

C

B

 

 

 

 

 

 

 

 

C

B

 

C

@

 

 

 

 

 

 

 

 

A

@

 

A

БДЗ №2

9

10

11

12

13

14

15

16

ИВТ-22, Лазарева Мария Викторовна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Все задачи необходимо снабдить достаточно подробными решениями. Ответы без решения не принимаются. Справочные материалы: http://miet.aha.ru/

9.Даны формула численного дифференцирования и таблично заданная функция y(x) (данные в таблице могут содержать погрешность не более ). Определить оптимальное значение шага hопт, когда достигается максимально возможная точность данной формулы, а неустойчивость численного дифференцирования ещё себя не проявляет.

ф-ла y00

=

1

(2y0

 

5y1 + 4y2

 

y3); функ. y(x) = cos x на отрезке [ =4; ]; погр. = 10 8.

2

0

 

h

 

 

 

10.Получить (письменно) приближённое значение интеграла I по квадратурной формуле S(h) сначала с шагом h1, а затем с шагом h2. Используя метод Рунге, указать насколько значение S(h2) отличается от истинного значения интеграла I.

I = Z

3

n

 

1 cos x ch x dx;

S(h) = h i=1 f(xi) (ф-ла правых прямоуг.); h1 = 4=8; h2 = 4=12:

 

 

 

X

11.Предложить способ вычисления несобственного интеграла на компьютере. Указание: использовать один из методов, рассмотренных на лекции или семинаре.

1 arcctg px

 

Z7

e2x

dx

12. Для заданной матрицы вычислить подчинённую норму матрицы для следующих векторных норм:

jjxjj1

= i

jxij, jjxjj2

= r

 

 

xi2.

 

P

 

 

P

 

 

 

 

i

01

610 5

BC

B

10

8

10

C

1

3

6

@

 

 

 

A

13. Правая часть СЛАУ Ax = f содержит погрешность, норма которой равна jj fjj1. Оценить относительную

погрешность нормы решения

jj xjj1

. Указание: воспользоваться оценкой

jj xjj1

6 (A)

jj fjj1

.

 

 

 

jjxjj1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jjxjj1

jjfjj1

 

A = 0

 

6

44

71

1

; f = 0

4; 3

1;

 

 

 

 

 

 

 

 

4

5; 8

jj

f

jj1

= 0:3

 

 

 

 

 

B

 

5

 

1

C

B

 

1; 0

C

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

C

B

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

 

A

@

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

14. Для задачи построить разностную схему с заданным порядком аппроксимации.

 

 

y00 y = sin x 1;

 

 

желаемый порядок аппроксимации p = 2.

( y0(0)

 

y(0) = 0; y(1) = 2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.Для решения (начальной или краевой) задачи, где x 2 [0; 2], предложена разностная схема. Определить, аппроксимирует ли разностная схема задачу. Если аппроксимация имеет место, найти её порядок. Указание: использовать разложение в ряд Тейлора.

 

8

y

2yi + yi+1

 

y00 yx = 1

 

i 1 hy21

 

y0

 

yi ih = 1

( y(0) = 2; y0(0) = 3;

< y0 = 2;

 

 

 

= 3

 

h

 

 

:

 

 

 

 

 

 

16.Проверить выполнимость достаточных условий применимости метода прогонки для решения СЛАУ Ax = f. Если эти условия выполняются, решить систему методом прогонки (вычислять можно на компьютере, но в

решении указать значения всех прогоночных коэффициентов i, i).

0 9

17

6

0

0

1

0 4

1

A = B

19

7

0

0

0

C

; f = B

6

C

0

6

17

 

10 0

 

1

B

 

 

 

 

 

 

C

B

 

C

B

 

 

 

 

 

 

 

C

B

 

 

C

B

0

0

4

 

8

3

C

B

7

C

B

0

0

0

 

19

C

B

 

9

C

B

7

C

B

 

C

B

 

 

 

 

 

 

 

C

B

 

 

C

@

 

 

 

 

 

 

 

A

@

 

A

БДЗ №2

9

10

11

12

13

14

15

16

ИВТ-22, Леванович Денис Игоревич

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Все задачи необходимо снабдить достаточно подробными решениями. Ответы без решения не принимаются. Справочные материалы: http://miet.aha.ru/

9.Даны формула численного дифференцирования и таблично заданная функция y(x) (данные в таблице могут содержать погрешность не более ). Определить оптимальное значение шага hопт, когда достигается максимально возможная точность данной формулы, а неустойчивость численного дифференцирования ещё себя не проявляет.

ф-ла y00

=

1

(y0

 

2y1 + y2); функ. y(x) = ln x на отрезке [1; 3]; погр. = 10 8.

2

0

 

h

 

10.Получить (письменно) приближённое значение интеграла I по квадратурной формуле S(h) сначала с шагом h1, а затем с шагом h2. Используя метод Рунге, указать насколько значение S(h2) отличается от истинного значения интеграла I.

I =

Z1

n

2 x sin x dx; S(h) = h i=1 f(xi 1=2) (ф-ла центр. прямоуг.); h1 = 1=4; h2 = 1=12:

 

 

X

11.Предложить способ вычисления несобственного интеграла на компьютере. Указание: использовать один из методов, рассмотренных на лекции или семинаре.

2

Z

ln x

1 + x2 + x3 dx

0

12. Для заданной матрицы вычислить подчинённую норму матрицы для следующих векторных норм:

jjxjj1

= i

jxij, jjxjj2

= r

 

 

 

i

xi2.

 

P

 

 

P

 

 

01

22 2

BC

B 6

2

10 C

@

3

A

5

9

13. Правая часть СЛАУ Ax = f содержит погрешность, норма которой равна jj fjj1. Оценить относительную

погрешность нормы решения

jj xjj1

. Указание: воспользоваться оценкой

jj xjj1

6 (A)

jj fjj1

.

 

 

jjxjj1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jjxjj1

jjfjj1

A = 0

2

 

8

9

1; f =

0

3; 1

1;

 

 

 

 

 

 

 

 

2

9

5

9; 0

jj

f

jj1

= 0:2

 

 

 

 

B

1

1

8

C

B

5; 1

C

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

C

B

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

 

A

@

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

14. Для задачи построить разностную схему с заданным порядком аппроксимации.

 

 

x2y

+ 2xy

= sin x;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( y(1)00

= 0; y00(3) = 0;

желаемый порядок аппроксимации p = 2.

 

 

15.Для решения (начальной или краевой) задачи, где x 2 [0; 2], предложена разностная схема. Определить, аппроксимирует ли разностная схема задачу. Если аппроксимация имеет место, найти её порядок. Указание: использовать разложение в ряд Тейлора.

3y00 y0 = 1

 

3

yi 1 2yi + yi+1

 

yi+1 yi 1

= 1

8 y2

 

y0

h2

 

2h

 

( y0(0) = 1; y(2) = 0;

<

 

 

 

 

= 1; yn = 0 (где xn = 2)

 

 

 

2h

 

 

 

:

 

 

 

 

 

 

 

16.Проверить выполнимость достаточных условий применимости метода прогонки для решения СЛАУ Ax = f. Если эти условия выполняются, решить систему методом прогонки (вычислять можно на компьютере, но в

решении указать значения всех прогоночных коэффициентов i, i).

0 3

15

8

0

0

1

0 10

1

A = B

19

9

0

0

0

C

; f = B

10

C

0

4

11

 

4 0

1

B

 

 

 

 

 

 

C

B

 

C

B

 

 

 

 

 

 

 

C

B

 

C

B

0

0

1

9

6

C

B

5

C

B

 

 

 

 

 

 

 

C

B

 

C

B

0

0

0

6

 

15

C

B

3

C

B

 

 

 

 

 

 

 

C

B

 

C

@

 

 

 

 

 

 

 

A

@

A

БДЗ №2

9

10

11

12

13

14

15

16

ИВТ-22, Максимов Артем Владими-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рович

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Все задачи необходимо снабдить достаточно подробными решениями. Ответы без решения не принимаются. Справочные материалы: http://miet.aha.ru/

9.Даны формула численного дифференцирования и таблично заданная функция y(x) (данные в таблице могут содержать погрешность не более ). Определить оптимальное значение шага hопт, когда достигается максимально возможная точность данной формулы, а неустойчивость численного дифференцирования ещё себя не проявляет.

ф-ла y00

=

1

(y0

 

2y1 + y2); функ. y(x) = cos x на отрезке [ =4; ]; погр. = 10 8.

2

0

 

h

 

10.Получить (письменно) приближённое значение интеграла I по квадратурной формуле S(h) сначала с шагом h1, а затем с шагом h2. Используя метод Рунге, указать насколько значение S(h2) отличается от истинного значения интеграла I.

I =

Z1

n

3 sin x sh x dx; S(h) = h i=1 f(xi 1) (ф-ла левых прямоуг.); h1 = 2=6; h2 = 2=14:

 

 

X

11.Предложить способ вычисления несобственного интеграла на компьютере. Указание: использовать один из методов, рассмотренных на лекции или семинаре.

Z1 p

x sin x (x 1)2 dx

0

12. Для заданной матрицы вычислить подчинённую норму матрицы для следующих векторных норм:

jjxjj1

= i

jxij, jjxjj2

= r

 

 

 

i

xi2.

 

P

 

 

P

 

 

01

6 4 7

BC

B4 4 1 C

@ A

5 2 1

13. Правая часть СЛАУ Ax = f содержит погрешность, норма которой равна jj fjj1. Оценить относительную

погрешность нормы решения

jj xjj1

. Указание: воспользоваться оценкой

jj xjj1

6 (A)

jj fjj1

.

 

 

jjxjj1

 

 

 

 

 

 

 

jjxjj1

jjfjj1

 

A =

0

3

9

9

1

; f = 0

5; 3

1; jj fjj1 = 0:4

 

 

 

1 8 2

8; 1

 

 

 

 

B

 

7

10

2

C

B

 

1; 3

C

 

 

 

 

B

 

 

 

C

B

 

C

 

 

 

 

@

 

 

 

 

A

@

 

 

A

 

 

14. Для задачи построить разностную схему с заданным порядком аппроксимации.

 

 

2y00

x3y = 3;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( y0(0) + 3y(0) = 1; y(3) = 2;

 

желаемый порядок аппроксимации p = 2.

15.Для решения (начальной или краевой) задачи, где x 2 [0; 2], предложена разностная схема. Определить, аппроксимирует ли разностная схема задачу. Если аппроксимация имеет место, найти её порядок. Указание: использовать разложение в ряд Тейлора.

 

8

2y

+ y

i+1

 

 

y

 

 

y00 y0 = 1

yi 1 h2i

 

 

yi+1

 

i

= 1

 

 

 

 

 

h

 

 

( y(0) = 1; y(2) = 3;

< y0 = 1; yn = 3 (где xn = 2)

 

 

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

16.Проверить выполнимость достаточных условий применимости метода прогонки для решения СЛАУ Ax = f. Если эти условия выполняются, решить систему методом прогонки (вычислять можно на компьютере, но в

решении указать значения всех прогоночных коэффициентов i, i).

0

5

12

6

0

0

1

0

5

1

 

9

5

0

0

0

C

 

5

C

A = B 0

10 18

6 0

; f = B 7

B

 

 

 

 

 

C

B

 

C

B

 

 

 

 

 

C

B

 

C

B

0

0

5

13

4

C

B

10

C

B

 

 

 

 

 

C

B

 

C

B

0

0

0

2

11

C

B

1

C

B

 

 

 

 

 

C

B

 

C

@

 

 

 

 

 

A

@

A

БДЗ №2

9

10

11

12

13

14

15

16

ИВТ-22, Мананников Даниил Викто-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рович

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Все задачи необходимо снабдить достаточно подробными решениями. Ответы без решения не принимаются. Справочные материалы: http://miet.aha.ru/

9.Даны формула численного дифференцирования и таблично заданная функция y(x) (данные в таблице могут содержать погрешность не более ). Определить оптимальное значение шага hопт, когда достигается максимально возможная точность данной формулы, а неустойчивость численного дифференцирования ещё себя не проявляет.

ф-ла y00

=

1

(2y0

 

5y1 + 4y2

 

y3); функ. y(x) = sin x на отрезке [ =2; ]; погр. = 10 3.

2

0

 

h

 

 

10.Получить (письменно) приближённое значение интеграла I по квадратурной формуле S(h) сначала с шагом h1, а затем с шагом h2. Используя метод Рунге, указать насколько значение S(h2) отличается от истинного значения интеграла I.

I = Z

3

n

 

1 cos x ch x dx;

S(h) = h i=1 f(xi 1=2) (ф-ла центр. прямоуг.); h1 = 4=8; h2 = 4=12:

 

 

 

X

11.Предложить способ вычисления несобственного интеграла на компьютере. Указание: использовать один из методов, рассмотренных на лекции или семинаре.

1

Z

th x

(1 x)3 dx

0

12. Для заданной матрицы вычислить подчинённую норму матрицы для следующих векторных норм:

jjxjj1

= i

jxij, jjxjj2

= r

 

 

 

i

xi2.

 

P

 

 

P

 

 

01

6 5 5

BC

B

1

1

4 C

@

1

 

A

 

9

8

13. Правая часть СЛАУ Ax = f содержит погрешность, норма которой равна jj fjj1. Оценить относительную

погрешность нормы решения

jj xjj1

. Указание: воспользоваться оценкой

jj xjj1

6 (A)

jj fjj1

.

 

jjxjj1

 

 

 

 

 

 

 

 

jjxjj1

jjfjj1

A =

0

 

10

5

4

1

; f = 0

7; 5

1; jj fjj1 = 0:1

 

 

5 5 3

4; 1

 

 

 

B

 

9

 

 

1

7

C

B

7; 4

C

 

 

 

B

 

 

 

 

 

C

B

 

C

 

 

 

@

 

 

 

 

 

 

A

@

 

A

 

 

14. Для задачи построить разностную схему с заданным порядком аппроксимации.

 

 

y00 = 2 cos x + 1;

 

 

 

 

 

желаемый порядок аппроксимации p = 2.

( y(0) = 1; y0(1)

 

3y(1) = 1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.Для решения (начальной или краевой) задачи, где x 2 [0; 2], предложена разностная схема. Определить, аппроксимирует ли разностная схема задачу. Если аппроксимация имеет место, найти её порядок. Указание: использовать разложение в ряд Тейлора.

 

 

 

 

3

yi 1 2yi + yi+1

 

yi+1 yi 1

= 1

 

 

 

 

8

 

= 1;

yn

 

yn

 

1

 

 

2h

 

( y(0) = 1; y0(2) = 2;

< y0

h2

 

 

 

= 2 (где xn = 2)

3y00

 

y0

= 1

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

 

 

 

 

 

16.Проверить выполнимость достаточных условий применимости метода прогонки для решения СЛАУ Ax = f. Если эти условия выполняются, решить систему методом прогонки (вычислять можно на компьютере, но в

решении указать значения всех прогоночных коэффициентов i, i).

0

 

8

13

02

0

0 1

0 7

1

 

16

5

 

 

0

0

 

 

9

C

A = B 0

 

9 18

 

 

8

0 C

; f = B 3

B

 

 

 

 

 

 

 

 

C

B

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

B

 

 

C

B

0

0

 

4

 

14

6

C

B

 

6

C

B

0

0

 

 

 

 

5

8

C

B

 

1

C

B

0

 

 

C

B

 

C

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

B

 

 

C

@

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

@

 

A

Соседние файлы в папке БДЗ-2