- •СИЛЛАБУС
- •1. Информация о дисциплине
- •2. Краткое описание дисциплины.
- •3. Пререквизиты дисциплины
- •4. Постреквизиты дисциплины
- •7. Критерии оценки
- •8. Требования преподавателя.
- •Вопросы
- •Абсолютная и относительная погрешности
- •Значащая цифра. Число верных знаков
- •Тема. Интерполирование функций.
- •1. Постановка задачи.
- •2. Интерполяционная формула Лагранжа.
- •3. Первая и вторая интерполяционные формулы Ньютона.
- •Вопросы
- •Тема. Методы решения СЛАУ.
- •1. Нормы векторов и матриц.
- •4.1. Случай нормальной системы.
- •5. Итерационные методы вариационного типа.
- •5.1. Метод наискорейшего спуска.
- •5.2. Метод минимальных невязок.
- •7. Метод прогонки.
- •Вопросы
- •Постановка задачи.
- •1. Развертывание вековых определителей.
- •2. Метод А. М. Данилевского.
- •3. Метод А. Н. Крылова.
- •Вопросы
- •Тема. Методы решения нелинейных уравнений.
- •1. Метод хорд.
- •2. Метод Ньютона (метод касательных).
- •3. Метод итерации.
- •4. Метод итераций решения систем нелинейных уравнений.
- •Вопросы
- •Тема. Численное интегрирование.
- •1. Постановка задачи.
- •2. Формула средних прямоугольников.
- •3. Формула трапеций.
- •4. Формула Симпсона.
- •5. Квадратурные формулы Ньютона-Котеса.
- •Вопросы
- •1. Постановки задач для ОДУ.
- •2. Задача Коши.
- •3. Метод Эйлера. Усовершенствованный метод ломаных.
- •7. Многошаговые методы.
- •7.1. Метод Адамса.
- •7.2. Метод Милна.
- •Вопросы
- •а) Разностные схемы для уравнения колебания.
- •б) Трехслойные схемы для уравнения теплопроводности.
- •Вопросы
- •1. Исходная задача.
- •3. Разностные схемы.
- •Вопросы
- •2. Разностная схема «крест».
- •3. Погрешность аппроксимации.
- •Вопросы
- •Задания для СРСП
- •4. Тематика и краткое описание лабораторных и студийных работ
- •Методические рекомендации
- •Тема. Интерполяционная формул Ньютона
- •Методические рекомендации
- •Тема. Методы решения СЛАУ. Метод итерации.
- •Методические рекомендации
- •Тема. Метод Зейделя.
- •Методические рекомендации
- •Методические рекомендации
- •Тема. Методы решения нелинейных уравнений.
- •Методические рекомендации
- •Тема. Численное интегрирование.
- •Методические рекомендации
- •Методические рекомендации
- •ГЛОССАРИЙ
Воспользуемся формулой
|
|
|
|
f ( x ) ≈ Πn+1 |
∑ yi , |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|||
где |
|
|
|
|
i=0 |
Di |
|
|
|
|
|
|
Πn+1 = ( x − x0 )( x − x1 )K( x − xn ) , |
|
|||||||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
Di = ( xi − x0 )( xi − x1 )K( xi − xi−1 )( x − xi )( xi − xi+1 )K( xi − xn ) . |
|||||||||
Вычисления приведены в таблицах 2 и 3 . |
Таблица 2 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
i |
|
|
Разности |
|
|
|||||
|
0 |
0,213 |
-0,05 |
-0,12 |
|
-0,20 |
|
-0,25 |
-0,31 |
||
|
1 |
0,05 |
0,163 |
-0,07 |
|
-0,15 |
|
-0,20 |
-0,26 |
||
|
2 |
0,12 |
0,07 |
0,093 |
|
-0,08 |
|
-0,13 |
-0,19 |
||
|
3 |
0,20 |
0,15 |
0,08 |
|
0,013 |
|
-0,05 |
-0,11 |
||
|
4 |
0,25 |
0,20 |
0,13 |
|
0,05 |
|
-0,037 |
-0,06 |
||
|
5 |
0,31 |
0,26 |
0,19 |
|
0,11 |
|
0,06 |
-0,097 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
|
Di |
|
|
|
|
|
yi /Di |
|
-0,19809*10-4 |
|
|
|
|
|
-2526,2 |
|
0,44499*10-5 |
|
|
|
|
|
25547,7 |
|
-0,154365*10-5 |
|
|
|
|
|
-111202,0 |
|
0,1716*10-6 |
|
|
|
|
|
1488007,0 |
|
0,7215*10-6 |
|
|
|
|
|
428740,0 |
|
-0,980402*10-6 |
|
|
|
|
|
-38392,7 |
|
|
|
n |
|
|
||
Итак, Π5+1 = 0,1506492 10−6 , |
∑ |
yi |
=1790173,8 . Следовательно, |
||||
|
|
||||||
|
|
i=0 Di |
|
|
|||
|
f ( 0,263 ) ≈ Πn+1 |
n |
yi |
= 0,1506492 10−6 1790173,8 = 0,269678 . |
|||
|
∑ |
||||||
|
|
||||||
|
|
i=0 |
Di |
|
|
||
Тема. Интерполяционная формул Ньютона
Задание: Используя первую или вторую интерполяционную формулу Ньютона, вычислить значение функции при данных значениях аргумента. При составлении таблицы конечных разностей контролировать вычисления. Построить график заданной функции. Варианты к заданию
КазНПУ 703-10-11 Учебно-методический комплекс дисциплины. Издание третье.
63
|
|
|
Таблица №1 |
|
xi |
yi |
Вариант задания |
|
x |
0.43 |
1.63597 |
1 |
|
0.5 |
0.48 |
1.73234 |
13 |
|
0.6 |
0.55 |
1.87686 |
15 |
|
0.55 |
0.62 |
2.03345 |
7 |
|
0.65 |
0.70 |
2.22846 |
9 |
|
0.45 |
|
|
|
Таблица №2 |
|
xi |
yi |
Вариант задания |
|
x |
0.02 |
1.02316 |
6 |
|
0.03 |
0.08 |
1.09590 |
8 |
|
0.05 |
0.12 |
1.14725 |
12 |
|
0.1 |
0.17 |
1.21483 |
14 |
|
0.15 |
0.23 |
1.30120 |
4 |
|
0.20 |
|
|
|
Таблица №3 |
|
xi |
yi |
Вариант задания |
|
x |
0.41 |
2.57418 |
2 |
|
0.4 |
0.46 |
2.32513 |
3 |
|
0.5 |
0.52 |
2.09336 |
5 |
|
0.55 |
0.60 |
1.86203 |
10 |
|
0.45 |
0.65 |
1.74926 |
11 |
|
0.65 |
можно найти в [3], стр. 113-116.
Методические рекомендации
Первая интерполяционная формула Ньютона для функции y = f ( x ) имеет вид:
|
|
|
|
P ( x ) = y |
|
+ q y |
|
+ |
q( q −1) |
2 y |
|
+K+ |
q( q −1)K( q − n +1) |
n y |
, |
|||||
|
|
|
|
0 |
0 |
|
0 |
|
||||||||||||
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
2! |
|
|
|
n! |
0 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
q = |
x − x0 |
, |
q −1 = |
x − x1 |
, |
|
и т.д., h = xi+1 − xi |
( i = 0,1,2,K,n ) , x0 - начальное |
|||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
h |
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
значение аргумента, |
y0 |
= f ( x0 ) - |
значение функции, соответствующее |
|||||||||||||||||
начальному значению |
|
аргумента, |
|
i y0 - |
конечная разность i -го |
|||||||||||||||
порядка, |
причем |
i y0 = |
i−1 y1 − |
i−1 y0 . |
Величина q |
представляет собой число |
||||||||||||||
шагов, необходимых для достижения точки x , исходя из точки x0 . Первую формулу Ньютона выгодно использовать для интер-
полирования функции y = f ( x ) в окрестности начального значения x0 , где q мало по абсолютной величине.
Первая интерполяционная формула Ньютона неудобна для интерполирования вблизи конца таблицы. В этом случае применяется
вторая интерполяционная формула Ньютона:
КазНПУ 703-10-11 Учебно-методический комплекс дисциплины. Издание третье.
64
