- •Численные методы
- •Сиговцев Генадий Сергеевич, заведующий кафедрой имо
- •Метод Гаусса решениясистем линейных алгебраических уравнений
- •Задача Коши для оду
- •Краевыезадачи для оду
- •Разностныесхемы для краевой задачи с оду 2-го порядка
- •1. Введение
- •1.1. Роль численных методов
- •1.2. Источники и классификация погрешностей
- •1.2.1. Погрешности данных, метода и вычислений
- •1.3. Абсолютная и относительная погрешности вычисления
- •Методы решенияалгебраических уравнений
- •2. Численные методы алгебры
- •2.1. Методы решения алгебраических уравнений
- •2.1.1. Метод деления отрезка пополам
- •2.1.2. Метод хорд
- •2.1.3. Метод Ньютона
- •1.1. Методы решения алгебраических уравнений
- •Метод Гаусса решениясистем линейных алгебраических уравнений
- •2.2. Метод Гаусса решения систем линейных алгебраических уравнений
- •2.1. Интерполяционный многочлен Лагранжа
- •2.2. Использование интерполяционного многочлена для вычисления производной.
- •Итерационныеметоды. Общая схема
- •2.3. Итерационные методы. Общая схема
- •Вариантыитерационных методов
- •2.4. Варианты итерационных методов
- •2.4.1. Метод простых итераций
- •2.4.2. Метод Якоби
- •2.4.3. Метод Зейделя
- •2.4.4. Метод релаксации
- •2.5. Оценка погрешности и мера обусловленности
- •1.3. Итерационные методы решения систем уравнений
- •2.1. Интерполяционный многочлен Лагранжа
- •Алгебраическаяпроблема собственных значений
- •2.6. Алгебраическая проблема собственных значений
- •2.6.1. Степенной метод
- •2.6.2. Метод вращений
- •Задачаинтерполяции. Многочлен Лагранжа.
- •3. Численные методы математического анализа
- •3.1. Задача интерполяции. Многочлен Лагранжа
- •3.1.1. Постановка задачи
- •3.1.2. Построение интерполяционного многочлена Лагранжа
- •3.1.3. Остаточный член
- •Минимизацияостаточного члена
- •3.2. Минимизация остаточного члена
- •3.2.1. Постановка задачи
- •3.2.2. Многочлены Чебышева
- •3.2.3. Минимизация оценки остаточного члена
- •Интерполяционнаяформула Ньютона с разделенными разностями
- •3.3. Интерполяционная формула Ньютона с разделенными разностями
- •Численноедифференцирование
- •3.4. Численное дифференцирование.
- •3.4.1. Использование интерполяционных многочленов с разделенными разностями.
- •3.4.3. Оценка погрешности по методу Рунге..
- •3.4.4. Уточнение приближенного решения.
- •Сплайн-интерполяция
- •3.5. Сплайн - интерполяция
- •3.5.1. Линейный интерполяционный сплайн
- •3.5.2. Кубический интерполяционный сплайн
- •3.5.3. Метод прогонки.
- •Метод наименьших квадратов
- •3.6. Метод наименьших квадратов
- •3.6.1. Подбор эмпирических формул
- •3.6.2. Среднеквадратичные приближения.
- •2.4. Метод наименьших квадратов
- •Квадратурныеформулы
- •3.7. Квадратурные формулы.
- •3.7.1. Формула прямоугольников.
- •3.7.2. Формула трапеций.
- •3.7.3.Формула Симпсона (парабол).
- •3.7.4. Оценка погрешности численного интегрирования.
- •2.5. Квадратурные формулы
- •4.2. Одношаговые методы численного решения
- •4.2.1. Классификация численных методов для задачи Коши
- •МетодЭйлера
- •4.3. Метод Эйлера
- •4.3.1. Разностная схема
- •4.3.2. Погрешность аппроксимации
- •4.3.3. Сходимость
- •Неявный метод Эйлера.
- •Метод Рунге-Кутты второго порядка точности.
- •Явный двухшаговый метод Адамса.
- •Неявный двухшаговый метод Адамса.
- •Методы Рунге-Кутты
- •4.5. Методы Рунге-Кутты второго порядка точности
- •4.5.1. Канонический вид явных одношаговых методов
- •4.5.2. Построение семейства схем второго порядка точности.
- •Метод Рунге-Кутты второго порядка точности.
- •Многошаговые схемы. МетодАдамса
- •4.7. Многошаговые схемы. Метод Адамса
- •4.7.1. Сценарий построения разностных схем
- •Явныесхемы Адамса
- •4.8. Явные схемы Адамса
- •4.8.1. Построение двухшаговой и трехшаговой схем
- •4.8.2. Погрешность аппроксимации
- •4.8.3. Устойчивость на модельной задаче
- •Явный двухшаговый метод Адамса.
- •Явный двухшаговый метод Адамса.
- •4.7. Многошаговые схемы. Метод Адамса
- •4.7.1. Сценарий построения разностных схем
Метод Гаусса решениясистем линейных алгебраических уравнений
Орешении систем линейных алгебраических уравнений
Прямойход метода Гаусса приведение матрицы системы к треугольному виду
Обратныйход метода Гаусса последовательное вычисление значений неизвестных
МетодГаусса с выбором главного элемента
Оценкавычислительных затрат
Вычислениеопределителя
Нахождениеобратной матрицы
Примеррешения системы линейных уравнений методом Гаусса
![]()
Итерационныеметоды. Общая схема
Классификация итерационныхметодов
Общий вид и каноническаяформа одношаговых итерационных методов
Критерий сходимости стационарного линейного одношагового итерационного метода
Достаточные условия сходимости, использующие различные нормы матрицы перехода
Достаточные условия сходимости, для канонической формы
![]()
Вариантыитерационных методов
Метод простых итераций
Метод Якоби
Метод Зейделя
Метод релаксации
Пример решения системы линейныхалгебраических уравнений методом Зейделя методом релаксации
![]()
Оценкапогрешности и мера обусловленности
Оценка погрешности решения системы через погрешности исходных данный
мера обусловленности матрицы.
![]()
Алгебраическаяпроблема собственных значений
Постановка задачи о собственных числах и собственных векторах матрицы
Степенной метод нахождения максимального по модулю собственного числа и соответствующего собственного вектора.Обоснование сходимости
Метод вращения нахождения всех собственных чисел и собственных векторов.
Примервычисления собственных чисел и собственных векторов матрицы
![]()
Задачаинтерполяции. Многочлен Лагранжа.
Постановка задачи Линейная и нелинейная интерполяция Одназначная разрешимость задачи
Построение интерполяционногомногочлена Лагранжа Пример
Остаточный член Оценка остаточного члена
Пример использованияинтерполяционного многочлена для вычисления производной
Минимизацияостаточного члена
Постановка задачи
Многочлен Чебышева Определение и свойства многочленов,наименее отклоняющихся от нуля
Минимизация оценки остаточногочлена
![]()
Интерполяционнаяформула Ньютона с разделенными разностями
Разделенные разности Выражение многочлена через его разделенныеразности
Интерполяционный многочленв форме Ньютона.
![]()
Численноедифференцирование
Использование интерполяционногомногочлена с разделенными разностями
Погрешность приближенныхформул для производных первого и второго порядка
Оценка погрешности пометоду Рунге
Уточнение приближенногорешения
![]()
Сплайн-интерполяция
Линейный интерполяционныйсплайн определение, остаточный член и его оценка
Сходимость интерполяции
Кубический интерполяционныйсплайн Определение, вывод системы управленийдля параметров сплайна
Оценка погрешности и сходимость
Метод прогонки
Пример построенияинтерполяционного кубического сплайна
![]()
Методнаименьших квадратов
Подбор эмпирических формул Определение вида и подбор параметров эмпирических зависимостей
Среднеквадратические приближения Вывод системы уравнений для параметров аппроксимирующей функции
Система уравнений для коэффициентов аппроксимирующегомногочлена
Пример построенияаппроксимирующего многочлена методом квадратов
![]()
Квадратурныеформулы
Постановка задачи численногоинтегрирования
Формулы прямоугольников Построение и оценка погрешности
Формулы левых, правыхи средних прямоугольников
Обобщенная формула прямоугольников Построение и оценка погрешности
Формула трапеции Построение и оценка погрешности
Обобщенная формула трапеции Построение и оценка погрешности
Формула Симпсона (формулапарабол) Построение и оценка погрешности
Обобщенная формула Симпсона Построение и оценка погрешности
Оценка погрешности численногоинтегрирования по методу Рунге Порядок погрешности обобщенных квадратурных формул прямоугольников, трапеций, Симпсона
Пример использования квадратурной формулы Симпсона квадратурной формулы трапеций
![]()
