- •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
№ 13 |
№ 14 |
1,16x1-0,28x2+2,16x3=1,60 |
2,16x1-2,83x2+1,15x3=2,32 |
0,65x1+0,76x2-1,18x3=0,28 |
1,71x1+2,17x2-0,83x3=1,25 |
0,53x1+1,07x2-0,63x3=1,27 |
0,35x1-0,72x2+1,03x3=0,82 |
Методические рекомендации
Методом итераций решить систему линейных уравнений с точностью до 0,001.
x1x2x3x4
=0,32x1 −0,05x2 + 0,11x3 − 0,08x4 + 2,15;
=0,11x1 + 0,16x2 − 0,28x3 − 0,06x4 − 0,83;
=0,08x1 − 0,15x2 + 0,12x4 +1,16;
=−0,21x1 + 0,13x2 − 0,27x3 + 0,44.
Здесь 
C
1 = max{0,56;0,61;0,35;0,61}<1, значит итерационный процесс
сходится.
Вычисления располагаем в таблице:
k |
x1 |
x2 |
x3 |
x4 |
0 |
2,15 |
-0,83 |
1,16 |
0,44 |
1 |
2,9719 |
-1,0775 |
1,5093 |
-0,4326 |
2 |
2,3555 |
-1,0721 |
1,5075 |
-0,7317 |
3 |
3,5017 |
-1,0106 |
1,5015 |
-0,8111 |
4 |
3,5511 |
-0,9277 |
1,4944 |
-0,8321 |
5 |
3,5637 |
-0,9563 |
1,4834 |
-0,8298 |
6 |
3,5678 |
-0,9566 |
1,4890 |
-0,8332 |
7 |
3,5700 |
-0,9575 |
1,4889 |
-0,8356 |
8 |
3,5709 |
-0,9573 |
1,4890 |
-0,8362 |
9 |
3,5712 |
-0,9571 |
1,4889 |
-0,8364 |
10 |
3,5713 |
-0,9570 |
1,4890 |
-0,8364 |
|
|
|
|
|
Сходимость в тысячных долях имеет место уже на 10-м шаге.
Ответ: х1 ≈ 3,571; х2 ≈ −0,957; х3 ≈1,489; х4 ≈ −0,836.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тема. Метод Зейделя. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание: Выполнить задание |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
№1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
№2 |
|
|
|
|
|
|||
3x |
+ 2x |
2 |
+ x |
3 |
= 6 |
2x |
+ x |
2 |
= 3 |
|
|
||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|||||
x1 |
|
+ 3x2 + x3 = 5 |
x1 |
|
+ 3x2 − x3 = 2 |
||||||||||||
x |
|
+ x |
2 |
+ 4x |
3 |
= 6 |
x |
|
− x |
2 |
+ 3x |
3 |
= 6 |
||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
||||
КазНПУ 703-10-11 Учебно-методический комплекс дисциплины. Издание третье.
66
№3
4x1 + x2 − x3 = 5x1 − 3x2 + x3 = −42x1 + x2 + 3x3 = 7
№5
3x1 + x2 − x3 = 3x1 + 2x2 − x3 = 3− 2x1 + x2 + 4x3 = 8
№7
2x |
− x |
2 |
+ x |
3 |
=1 |
|
|
1 |
|
|
|
||
x1 |
+ 3x2 + x3 = 5 |
|||||
|
x2 + 2x3 = 3 |
|||||
|
||||||
№9
2x − x |
|
= 2 |
|
|
1 |
3 |
|
− x1 + 2x2 + x3 = 4 |
|||
|
x2 + 3x3 = 8 |
||
|
|||
№11
3x1 + x2 + x3 = 5x1 + 2x2 = 3x1 + x2 + 2x3 = 4
№13
− 3x1 − x2 + 2x3 = −2x1 + 2x2 − x3 = 2x1 − x2 + 6x3 = 6
№4
2x1 − x3 = 3x1 + 2x2 + x3 = 5
x1 + 2x2 − 3x3 =1
№6
3x1 − x2 − x3 = 3x1 + 2x2 = 4x1 + 3x3 = 8
№8
5x1 + 2x2 − 3x3 = 6x1 + 3x2 + x3 = 8x1 − x2 + 4x3 =1
№10
2x1 + x3 = 5x1 + 3x2 − x3 = 4
x1 + 2x2 + 3x3 = 7
№12
4x1 + x2 − 3x3 = 3x1 + 2x2 + x3 = 6x1 − 2x2 + 3x3 = 0
№14
5x1 − x2 − x3 = −3x1 + 2x2 + x3 = −4x1 + x2 − 6x3 = 4
Методические рекомендации
Метод Зейделя представляет собой некоторую модификацию метода итерации, но при вычислении (k+1)-го приближения неизвестной xi учитываются уже вычисленные ранее i f j :
КазНПУ 703-10-11 Учебно-методический комплекс дисциплины. Издание третье.
67
x1k +1 |
= c11 x1k + c12 x2k +K+ c1n xnk + f1 , |
x2k +1 |
= c21 x1k +1 + c22 x2k +K+ c2n xnk + f2 , |
KKKKKKKKKKKKKKK |
|
xnk +1 |
= cn1 x1k +1 + cn2 x2k +1 +K+ cn,n−1 xnk−+11 + cnn xnk + fn . |
Условие сходимости можно определить так же, как и в методе простой итерации.
Пример. Методом Зейделя решить с точностью 0,001 систему линейных уравнений.
x1 = 0,24x1 − 0,05x2 − 0,24x3 +x2 = −0,22x1 + 0,09x2 − 0,44x3x3 = 0,13x1 − 0,02x2 + 0,42x3 −
Решение. Выпишем матрицу системы.С =
0,19; + 0,97; 0,14.
|
0,24 − 0,05 |
− 0,24 |
|
|
− 0,22 0,09 − 0,44 |
|
|
|
|
||
|
0,13 − 0,02 |
0,42 |
|
|
|
||
Здесь 
С
1 = max{ 0,53;0,77;0,57 } = 0,77 <1; значит метод Зейделя сходится.
|
0,19 |
|
|
|
|
|
||
ПримемX 0 = |
0,97 |
, вычисления располагаем в таблице: |
||||||
|
|
−0,14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
x1 |
|
x2 |
x3 |
|
|
0 |
|
|
0,1900 |
|
0,9700 |
-0,1400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
0,2207 |
|
1,0703 |
-0,1915 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
0,2354 |
|
1,0988 |
-0,2118 |
|
|
3 |
|
|
0,2424 |
|
1,1088 |
-0,2196 |
|
|
4 |
|
|
0,2454 |
|
1,1124 |
-0,2226 |
|
|
5 |
|
|
0,2467 |
|
1,1138 |
-0,2237 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
0,2472 |
|
1,1143 |
-0,2241 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
0,2474 |
|
1,1145 |
-0,2242 |
|
|
8 |
|
|
0,2475 |
|
1,1145 |
-0,2243 |
|
Ответ: x1 ≈ 0,248; x2 |
≈1,115; x3 |
≈ −0,224. |
|
|
||||
Тема. Частичная проблема собственных значений. Метод итерации.
Задание: Наити собственные значения и собственные вектора матрицы.
КазНПУ 703-10-11 Учебно-методический комплекс дисциплины. Издание третье.
68
№ 1 |
|
|
− 0,11 |
|
|
|
|
№ 2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
1,00 |
0,47 |
0,55 |
|
|
0,15 |
0,23 |
0,12 |
|
0,44 |
|
|
|||||||
|
0,42 |
1,00 |
0,35 |
|
0,17 |
|
|
|
|
|
0,35 |
0,21 |
− 0,72 |
|
|||||
|
|
|
− 0,52 |
|
|||||||||||||||
|
− 0,25 |
0,67 |
1,00 |
|
0,36 |
|
|
0,35 |
0,42 |
0,38 |
− 0,63 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
0,54 |
− 0,32 |
− 0,74 |
1,00 |
|
|
0,74 |
− 0,25 |
− 0,37 |
0,55 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
№ 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
№ 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
0,75 |
0,16 |
|
0,27 |
|
0,83 |
|
|
|
|
|
1,5 |
2,7 |
−1,3 |
5,2 |
|
|
|
|
|
0,55 |
0,22 |
|
− 0,12 |
|
0,32 |
|
|
|
|
|
2,7 |
− 3,4 |
1,8 |
2,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
1,00 |
0,42 |
|
0,35 |
|
0,18 |
|
|
|
|
−1,3 |
0,16 |
0,82 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,05 |
|
|
|
|||||||||
|
− 0,37 |
0,23 |
|
0,15 |
|
0.28 |
|
|
|
|
|
5,2 |
2,2 |
1,05 |
3,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
№ 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
№ 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
1,17 |
2,13 |
0,32 |
0,56 |
|
|
|
|
1,2 |
3,2 |
−1,5 |
2,7 |
|
|
|
|
|||
|
2,13 |
0,82 |
− |
0,72 |
1,10 |
|
|
|
|
− 5,3 |
4,1 |
3,8 |
1,7 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
0,32 |
0,25 |
− |
0,42 |
0,16 |
|
|
|
|
0,3 |
1,5 |
−1,6 |
4,2 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
0,56 |
1,10 |
− |
|
|
|
|
|
|
|
1,6 |
4,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,25 − 0,44 |
|
|
|
6,3 −1,2 |
|
|
|
|||||||||||
№ 7 |
|
|
− 0,43 |
|
− 0,23 |
|
|
№ 8 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
0,62 |
0,73 |
|
|
|
|
1,13 |
2,15 |
0,83 |
0,77 |
|
|
|||||||
|
0,73 |
1,00 |
|
0,25 |
|
0,64 |
|
|
0,64 |
− 0,43 |
0,62 |
− 0,32 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
− 0,41 |
0,62 |
|
0,21 |
|
0,44 |
|
|
2,32 |
1,15 |
1,84 |
0,68 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
0,84 |
0,32 |
|
0,18 |
|
− 0,47 |
|
|
− 0,72 |
0,53 |
0,64 |
− 0,57 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
№ 9 |
|
|
|
|
− 0,22 |
|
|
№ 10 |
|
|
− 0,32 |
||||||||
|
0,42 |
0,26 |
|
0,33 |
|
|
|
0,75 |
0,18 |
0,63 |
|||||||||
|
0,74 |
− 0,55 |
|
0,28 |
|
− 0,65 |
|
|
0,92 |
0,38 |
− 0,14 |
0,56 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
0,88 |
0,42 |
|
− 0,33 |
|
0,75 |
|
|
0,63 |
− 0,42 |
0,18 |
|
0,37 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
0,92 |
0,82 |
|
− 0,62 |
|
0,75 |
|
|
|
|
|
0,52 |
0,47 |
0,27 |
|
||||
|
|
|
|
− 0,65 |
|
||||||||||||||
№ 11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
№ 12 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
− 2,41 |
7,55 |
0,82 |
|
0,33 |
|
|
−1,09 |
7,56 |
3,45 |
0,78 |
|
|
|||||||
|
0,28 |
− 3,44 |
0,75 |
|
0,23 |
|
|
|
3,33 |
4,45 |
− 0,21 |
3,44 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
0,17 |
0,28 |
0,05 |
|
3,48 |
|
|
|
2,33 |
− 4,45 0,17 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
2,21 |
|
|||||||||||||
|
−1,00 |
0,23 |
2,00 |
|
7,00 |
|
|
|
4,03 |
1,00 |
3,05 |
0,11 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
КазНПУ 703-10-11 Учебно-методический комплекс дисциплины. Издание третье.
69
