- •1. Лабораторная работа №1. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ПОГРЕШНОСТЕЙ
- •1.1. Погрешности приближенных вычислений
- •1.1.1. Правила оценки погрешностей
- •1.1.2. Оценка ошибок при вычислении функций
- •1.1.3. Правила подсчета цифр
- •1.1.4. Вычисления со строгим учетом предельных абсолютных погрешностей
- •1.1.5. Вычисления по методу границ
- •1.2. Пример выполнения лабораторной работы
- •1.2.1. Задание к лабораторной работе
- •1.2.2. Решение типового примера
- •1.2.3. Варианты заданий
- •2. Лабораторная работа №2. МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ СИСТЕМЫ ЛИНЕЙНЫХ АЛГЕБРАИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ
- •2.1. Прямые методы решения
- •2.1.1. Постановка задачи
- •2.1.2. Метод Гаусса
- •2.1.3. Оценки погрешностей решения системы
- •2.2. Итерационные методы решения
- •2.2.1. Метод простой итерации (МПИ)
- •2.2.2. Метод Якоби
- •2.2.3. Метод Зейделя
- •2.2.4. Метод релаксации
- •2.3. Пример выполнения лабораторной работы
- •2.3.1. Задание к лабораторной работе
- •2.3.2. Решение типового примера
- •2.3.3. Варианты заданий
- •3. Лабораторная работа №3. РЕШЕНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ АЛГЕБРАИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ
- •3.1. Численные методы решения нелинейных уравнений
- •3.1.1. Локализация корней
- •3.1.2. Метод Ньютона
- •3.1.3. Модификации метода Ньютона
- •3.1.4. Метод Стеффенсена
- •3.1.5. Метод секущих
- •3.1.6. Задача «лоцмана»
- •3.1.7. Метод хорд
- •3.1.8. Метод простой итерации
- •3.2. Пример выполнения лабораторной работы
- •3.2.1. Задание к лабораторной работе
- •3.2.2. Решение типового примера
- •3.2.3. Варианты заданий
- •4. Лабораторная работа №4. РЕШЕНИЕ СИСТЕМ НЕЛИНЕЙНЫХ УРАВНЕНИЙ
- •4.1. Численные методы решения систем нелинейных уравнений
- •4.1.1. Метод Ньютона
- •4.1.2. Метод простой итерации
- •4.1.3. Метод наискорейшего спуска
- •4.2. Пример выполнения лабораторной работы
- •4.2.1. Задание к лабораторной работе
- •4.2.2. Решение типового примера
- •4.2.3. Варианты заданий
- •5. Лабораторная работа №5. ИНТЕРПОЛЯЦИЯ ТАБЛИЧНО ЗАДАННЫХ ФУНКЦИЙ
- •5.1. Интерполяция таблично заданных функций
- •5.1.1. Интерполяционный многочлен Лагранжа
- •5.1.2. Полином Ньютона
- •5.1.3. Кусочно-линейная и кусочно-квадратичная аппроксимация
- •5.2. Пример выполнения лабораторной работы
- •5.2.1. Задание к лабораторной работе
- •5.2.2. Решение типового примера
- •5.2.3. Варианты заданий
- •6. Лабораторная работа №6. АППРОКСИМАЦИЯ ФУНКЦИИ МЕТОДОМ НАИМЕНЬШИХ КВАДРАТОВ
- •6.1. Метод наименьших квадратов
- •6.2. Пример выполнения лабораторной работы
- •6.2.1. Задание к лабораторной работе
- •6.2.2. Решение типового примера
- •6.2.3. Варианты заданий
- •7. Лабораторная работа №7. ЧИСЛЕННОЕ ИНТЕГРИРОВАНИЕ
- •7.1. Численное интегрирование
- •7.1.1. Задача численного интегрирования
- •7.1.1. Квадратурная формула прямоугольников
- •7.1.2. Квадратурные формулы Ньютона – Котеса
- •7.1.3. Квадратурные формулы трапеций и Симпсона
- •7.1.4. Правило Рунге
- •7.2. Пример выполнения лабораторной работы
- •7.2.1. Задание к лабораторной работе
- •7.2.2. Решение типового примера
- •7.2.3. Варианты заданий
- •8. Лабораторная работа №8. ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ОБЫКНОВЕННЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ
- •8.1. Численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений
- •8.1.1. Постановка задачи
- •8.1.2. Метод Эйлера
- •8.1.4. Выбор шага интегрирования
- •8.1.5. Многошаговые методы Адамса
- •8.2. Пример выполнения лабораторной работы
- •8.2.1. Задание к лабораторной работе
- •8.2.2. Решение типового примера
- •8.2.3. Варианты заданий
- •ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Оценка погрешности
|
| Rn |
|£ M |
| b - a | h4 |
|
, M = max | f IV (x) |; x Î[a, b]. |
|
|
(7.9) |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
180 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Формула |
|
|
|
Симпсона |
|
обладает |
повышенной |
точностью |
по |
|||||||||||||||||
сравнению с формулой трапеции, в ней можно брать меньше отрезков |
|
|||||||||||||||||||||||||
разбиения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7.1.4. Правило Рунге |
|
|
|
|
|
|||||||
Как следует из оценочных формул погрешностей интегрирования |
|
|||||||||||||||||||||||||
(7.7) |
и |
(7.9), |
|
|
|
вычисление |
|
Rn |
возможно |
лишь |
,тогдакогда |
|
||||||||||||||
подынтегральная функция задана аналитически, что |
не |
всегда |
|
|||||||||||||||||||||||
известно. |
|
На |
|
|
|
|
|
практике |
|
|
широко |
|
применяется |
следующий |
||||||||||||
эмпирический прием. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Искомый |
интеграл |
вычисляется дважды |
при делении |
отрезка |
|
|||||||||||||||||||||
[a,b] |
на n |
и на 2n |
частей. Затем |
полученные |
значения |
интеграла |
|
|||||||||||||||||||
(обозначим I(n) и I(2n)) сравниваются |
и |
совпадающие |
первые |
|
||||||||||||||||||||||
десятичные знаки считаются верными. Можно получить выражения, |
|
|||||||||||||||||||||||||
позволяющие хотя бы грубо контролировать точность численного |
|
|||||||||||||||||||||||||
интегрирования на основе двойного счета с шагом h и 2h: |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
I - I p (h )» |
|
|
I p (h)- I p (2h) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 p -1 |
, |
|
|
|
|
|
|
(7.10) |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
где p – порядок метода. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Например, p = 2 соответствует формуле трапеций, тогда |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
I - I ТР (h )» |
|
|
I ТР (h)- I ТР (2h) |
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p = 4 соответствует формуле Симпсона.
94