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, Фролов Георгий Михайлович

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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 = Z1

3

S(h) = 2

n

x3 ln x dx;

i=1 (f(xi 1) + f(xi)) (ф-ла трапеций); h1 = 2=6; h2 = 2=10:

 

 

h

 

 

 

 

X

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

1

Z

cos(1=x)

1 + x2 dx

7

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

jjxjj1

= i

jxij, jjxjj2

= r

 

 

xi2.

 

P

 

 

P

 

 

 

 

i

01

6 8 6

BC

B

1

8

6

C

6

5

2

@

 

 

 

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 5

5

1; f =

0

3; 0

1;

 

 

 

 

 

 

 

 

1 1

4

8; 1

jj

f

jj1

= 0:7

 

 

 

 

B

 

1 9

 

8

C

B

 

C

 

 

 

 

 

 

 

1; 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

C

B

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

 

 

A

@

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

x2y

+ 2xy

= sh x;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( y(1)00

= 1; y00(2) = 1;

 

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

y

2yi + yi+1

 

 

y00 yx = 1

 

i 1 hy2n

 

yn

 

2 yi ih = 1

( y(0) = 1; y0(2) = 4;

< y0 = 1;

 

 

 

 

 

= 4 (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

10

 

16

5

0

0

1

0

4

1

A = B

19

10

0

0

0

 

 

4

C

0

 

 

8 22

 

10 0

C; f = B 1

B

 

 

 

 

 

 

 

 

C

B

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

B

 

C

B

0

0

 

4

 

15

10

C

B

3

C

B

0

0

 

 

 

 

 

C

B

9

C

B

0

6

16

C

B

C

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

B

 

C

@

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

@

A

БДЗ №2

9

10

11

12

13

14

15

16

ИВТ-22, Юденко Денис Алексеевич

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

3 x3 ln x dx; S(h) = h i=1 f(xi 1=2) (ф-ла центр. 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 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

3 9 9

BC

B

1

8

2

C

7

10

2

@

 

 

 

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

1; f =

0 5; 9 1

 

 

 

 

jjxjj1

 

jjfjj1

A =

0 2 3 9

;

f

 

 

= 0:2

 

 

 

 

 

1 5 4

C

B

9; 4

C

 

jj

jj1

 

 

 

 

 

 

B 2 3 7

2; 1

 

 

 

 

 

 

 

B

C

B

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

A

@

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

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

(

y00 + 3y = exp x + 1;

желаемый порядок аппроксимации p = 2.

y(0) = 2; y0(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 4

14

 

8

0

0

1

0 6

1

A = B

14

7

0

0

0

C

; f = B

9

 

0

3

15

9

0

3 C

B

 

 

 

 

 

 

 

C

B

 

C

B

 

 

 

 

 

 

 

C

B

 

C

B

0

0

 

8

 

15

6

C

B

3

C

B

0

0

 

 

 

10

15

C

B

5

C

B

0

 

C

B

C

B

 

 

 

 

 

 

 

C

B

 

C

@

 

 

 

 

 

 

 

A

@

 

A

БДЗ №2

9

10

11

12

13

14

15

16

ИВТ-22, Запасной вариант №1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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 + 4y1

 

5y2 + 2y3); функ. y(x) = cos x на отрезке [ =4; ]; погр. = 10 7.

2

3

 

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=6; h2 = 4=12:

 

 

 

X

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

1

Z

ln x

2 + x4 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

 

 

0

9

4

4

1

 

0

8; 1

1

 

 

 

 

 

A =

3

9 8

; f =

5; 2

; jj fjj1 = 0:5

 

 

 

 

B

 

2 6

4

C

 

B

9; 1

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.

3y

 

y

= 1

3

yi 1

2yi + yi+1

 

yi+1 yi 1

= 1

00

h2

 

 

0

 

8

 

2h

 

( 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 4

14

 

8

0

0

1

0 6

1

A = B

14

7

0

0

0

C

; f = B

9

 

0

3

15

9

0

3 C

B

 

 

 

 

 

 

 

C

B

 

C

B

 

 

 

 

 

 

 

C

B

 

C

B

0

0

 

8

 

15

6

C

B

3

C

B

0

0

 

 

 

10

15

C

B

5

C

B

0

 

C

B

C

B

 

 

 

 

 

 

 

C

B

 

C

@

 

 

 

 

 

 

 

A

@

 

A

БДЗ №2

9

10

11

12

13

14

15

16

ИВТ-22, Запасной вариант №2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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 y0

=

1

(y0

 

8y1 + 8y3

 

y4); функ. y(x) = sin x на отрезке [ =2; ]; погр. = 10 7.

12h

2

 

 

 

 

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.

1

Z cos 1

1 x dx

(1 + x2)2

9

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

jjxjj1

= i

jxij, jjxjj2

= r

 

 

xi2.

 

P

 

 

P

 

 

 

 

i

01

22 2

BC

B

6

2

10

C

5

3

9

@

 

 

 

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

8

6

1

; f =

0

8; 9

1

;

jj

f

jj1

= 0:1

 

 

1

8

6

9; 1

 

 

 

B

6

5

2

C

 

B

 

8; 3

C

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

C

 

B

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

A

 

@

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

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

(

x2y00 2y = 3;

желаемый порядок аппроксимации p = 2.

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

h

yn

 

yin 2

 

2

 

yi+1

yi

+ 4y

= (ih)2

( y(0) = 1; y0(2) = 4;

< y0 = 1;

 

 

 

 

 

= 4 (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

 

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

БДЗ №2

9

10

11

12

13

14

15

16

ИВТ-22, Запасной вариант №3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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 4.

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 = Z

3

n

 

1 cos x ch x dx;

S(h) = h i=1 f(xi 1) (ф-ла левых прямоуг.); h1 = 4=6; h2 = 4=10:

 

 

 

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

0 1

3 5 6

BC

B

9

2

4

C

7

7

3

@

 

 

 

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

9

5

7

1; f =

0

5; 3

1; jj fjj1 = 0:6

 

 

2 8 6

7; 2

 

 

 

B

 

5

 

2

9

C

B

 

3; 4

C

 

 

 

B

 

 

 

 

C

B

 

C

 

 

 

@

 

 

 

 

 

A

@

 

 

A

 

 

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

 

 

y00 2y = exp x;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

y0 + 4y = x

 

8

h

yn

 

yin 2

 

2

 

yi+1

yi

+ 4y

= (ih)2

( y(0) = 1; y0(2) = 4;

< y0 = 1;

 

 

 

 

 

= 4 (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

8

18

6

0

0

1

0

10

1

A = B

14

8

0

0

0

C

; f = B

1

C

0

10

19 7

0

 

5

B

 

 

 

 

 

 

 

C

B

 

 

C

B

 

 

 

 

 

 

 

C

B

 

 

C

B

0

0

3

 

15

10

C

B

 

6

C

B

0

0

0

 

 

 

9

C

B

 

 

C

B

5

 

C

B

5

C

B

 

 

 

 

 

 

 

C

B

 

 

C

@

 

 

 

 

 

 

 

A

@

 

 

A

Соседние файлы в папке БДЗ-2